LAPORAN PRAKTIKUMSATUAN OPERASI

ACARA VPENGUKURAN BILANGAN REYNOLD UNTUK

ALIRAN PRODUK PANGAN CAIR

OLEH:

EKA YUNITAJ1A 012 033

KELOMPOK XXV

PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI

UNIVERSITAS MATARAM2013

HALAMAN PENGESAHAN

Laporan praktikum mingguan satuan operasi disusun sebagai salah satu

syarat untuk membuat laporan tetap.

Mataram, 1 Desember 2013

Mengetahui,

Co. Ass Praktikum satuan operasi Praktikan,

Dwi Yulita Eka YunitaC1J 211 020 J1A 012 033

BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Aliran dalam pipa telah banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari

maupun dalam proses-proses industri. Aliran dapat diklasifikasikan dalam banyak

bentuk, seperti turbulen dan laminer. Situasi aliran turbulen sangat sering terjadi

dalam praktek prekayasaan, dalam aliran turbulen partikel-partikel massa molar

yang kecil fluida bergerak dalam lintasan-lintasan yang sangat tidak teratur,

dengan mengakibatkan pertukaran momentum dari satu bagian ke bagian lainnya

dengan cara yang akan menyerupai perpindahan momentum molekular. Aliran

laminar, partikel-partikel fluida bergerak sepanjang lintasan-lintasan yang halus

serta lancar dalam lamina-lamina, dan satu lapisan meluncur pada lapisan yang

bersebelahan. Penentuan aliran tersebut bila dilihat secara kasat mata sangat sukar

untuk dilaksanakan. Oleh karena itu, dilakukan percobaan untuk mengukur

bilangan Reynold untuk aliran produk pangan cair.

1.2. Tujuan Praktikum

Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari aliran yang

melalui pipa kapiler dan untuk mengetahui arti aliran laminar dan turbulen dan

menentukan kecepatan transisi antara kedua aliran.

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pengertian Fluida

Fluida secara kasar seperti kecepatan Dimana akan mengalir dari sebuah

lubang pada dinding tangkai air, tapi ini saja tidak cukup untuk menganalisa aliran

fluida dalam kapiler dan pipa. Ini karena asal gesekan diabaikan, seperti

disepakati fluidanya non viscous. Bila kita menganggap fluida mengalir dalam

pipa yang radius R fluida pada radius r mengalir dengan kecepatan berbeda pada

fluida dengan radius (r + ∆r). Ini dijelaskan oleh gesekan antara dinding pipa dan

fluida terdekat dan gaya gesek internal beraksi antara fluida yang berdekatan

(Anonima, 2013).

Sifat aliran fluida penting dipahami ketika mendisain proses pengaliran

bahan. Dalam proses pengolahan pangan, bahan atau produk cair akan diatirkan

dari satu tahap proses ke tahap proses lain hingga ke tahap pengemasan. Disain

dari transportasi fluida bahan dari satu tempat ke tempat lain yang meiibatkan

pompa, pipa, dan sambungan-sambungan pada pipa, akan sangat dipengaruhi oleh

sifat aliran bahan, Sebagal contoh, daya pompa untuk mengalirkan bahan yang

kental (misal saus) akan berbeda dengan daya pompa untuk bahan yang cair

(misal susu). Memahami sifat aliran bahan juga sangat penting dalam mendisain

proses panas untuk proses pasteurisasi atau sterilisasi produk cair dalam sistem

sinarnbung (continue). Kecukupan proses panas untuk sterilisasi atau pasteurisasi

produk cair dalam sistem sinarnbung akan sangat ditentukan oleh sebe- rapa lama

bagian bahan yang paling cepat mengalir berada di holding tube (pipa dimana

proses pasteurisasi/sterilisasi berlangsung). Dalam hai ini, sifat aiiran bahan akan

memainkan peranan yang penting(Hariadj, 1999).

2.2. Pengertian Bilangan Reynold

Bilangan Reynold merupakan besaran fisis yang tidak berdimensi.

Bilangan ini dipergunakan sebagai acuan dalam membedakan aliran laminer dan

turbulen di satu pihak, dan dilain pihak dapat dimanfaatkan sebagai acuan untuk

mengetahui jenis-jenis aliran yang berlangsung dalam air. Hal ini didasarkan pada

suatu keadaan bahwa dalam satu tabung/pipa atau dalam suatu tempat

mengalirnya air, sering terjadi perubahan bentuk aliran yang satu menjadi aliran

yang lainnya. Perubahan bentuk aliran ini pada umumnya tidaklah terjadi secara

tiba-tiba tetapi memerlukan waktu, yakni suatu waktu yang relatif pendek dengan

diketahuinya kecepatan kristis dari suatu aliran. Kecepatan kristis ini pada

umumnya akan dipengaruhi oleh usayaran pipa, jenis zat cair yang lewat dalam

pipa tersebut (Wenny, 2013).

Terdapat empat besaran yang meenentukan apakah aliran tersebut

digolongkan aliran laminer ataukah aliran turbulen. Keempat besaran tersebut

adalah besaran massa jenis air, kecepatan aliran, kekentalan, dan diameter pipa.

Kombinasi dari keempatnya akan menentukan besarnya bilangan Reynold. Oleh

sebab itu, bilangan Reynold dapat dituliskan dalam keempat besaran tersebut

sebagai berisayat (Anonimb, 2012).

Sebagai kecepatan karakteristik Reynold memekai kecepatan rata-rata (V)

dan sebagian panjang karakteristik dipakainya garis tengah tabung (D) sehingga

Re = VDρ/µ (Soedrajat, 1983).

Dimana, Re = Bilangan Reynol, V = kecepatan Aliran (m/s), ρ = Massa

Jenis Air, µ = Viskositas ( 0,804x10-6).

2.3. Jenis-jenis Aliran Reynold

Berdasarkan sifat alirannya, terdapat tiga jenis aliran yaitu : aliran laminar,

turbulen, dan transisi. Pada aliran laminer, fluida mengalir tenang tanpa diiringi

pusaran (vortek) meskipun terdapat gangguan di sepanjang aliran fluida. Pada

aliran turbulen, aliran fluida bersifat choos (terlihat tak beraturan) yang dicirikan

dengan keberadaan pusaran-pusaran (vortek) fluida. Kondisi transisi merupakan

daerah peralihan antara laminer dan turbulen, daerah ini merupakan wilayah aliran

yang tidak stabil sehingga sering digambarkan sebagai garis putus-putus dalam

diagram alir fluida (Anonimc, 2013).

Pusaran-pusaran dalam aliran turbulen dikenal dengan sebutan eddy. Eddy

ini memiliki kuran yang bervariasi, dari orde kiolometer, misalnya eddy pada pada

pergerakan atmosfer atau debu antara galaksi-galaksi, hingga yang berorde mikro,

misalnya yang terjadi pada aliran turbulen didalam pipa. Keberadaan eddy tentu

saja mengonsumsi energi aliran pada skala makro. Hal tersebut dicirikan dengan

tingginya koefisien gesek pada aliran turbulen (dibandingkan dengan aliran

laminer pada bilangan Reynold yang sama). Tingginya koefisien gesek

berpengaruh secara langsung kepada besarnya penurunan tekanan dan pada

akhirnya kepada besaran energi yang diperlukian untuk mengalirkan fluida

(Linstley, 2007).

Aliran turbulen adalah aliran partikel-partikel fluida secara tidak

beraturan(acak), atau disebut juga aliran bergolak. Contohnya : aliran air pada

sungai yang dangkal dan berarus deras. Aliran laminer adalah aliran partikel-

partikel fluida yang bergerak secara parallel (tidak saling memotong), atau aliran

berlapis. Contohnya : aliran lambat dari cairan kental. Perlu diingat : suatu aliran

fluida (gas/cair) dapat berupa aliran laminer atau turbulen ditentukan (dihitung)

berdasarkan angka Reynold (Reynold Number). Contoh lagi : (keadaan tanpa ada

angin yang berhembus atau keadaan tenang), asap rokok yang mengalir naik

keatas, pada bagian dekat rokok berupa aliran laminer,agak keatas, pada bagian

dekat rokok berupa aliran laminer,agak keatas daerah aliran transisi, dan keatas

lagi terjadi aliran turbulen (Werren, 1993).

BAB IIIPELAKSANAAN PRAKTIKUM

3.1. Waktu dan Tempat Praktikum

Praktikum ini dilaksanakan pada hari Minggu, 24 November 2013 di

Laboratorium Teknik dan Konversi Lingkungan Pertanian Fakultas Teknologi

Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.

3.2. Alat dan Bahan Praktikum

3.2.1. Alat-alat praktikum

Alat-alat yang digunakan pada praktikum ini antara lain satu set pipa aliran

kapiler, bak penampung atau ember, dan gelas ukur suntikan, gelas ukur,

stopwatch dan injektor.

3.2.2. Bahan-bahan praktikum

Bahan-bahan yang digunakan pada praktikum ini adalah air dan zat warna.

3.3. Prosedur Kerja

Langkah-langkah kerja yang dilakukan pada praktikum adalah sebagai

berikut:

1. Disiapkan peralatan praktikum.

2. Dialirkan air di dalam pipa kemudian dicampur dengan zat pewarna.

3. Dilakukan percobaan untuk aliran laminarr, transisi dan turbulen.

4. Dimasing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali ulangan.

5. Dihitung bilangan Reynold untuk setiap aliran.

BAB IVHASI PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN

4.1. Hasil Pengamatan

Tabel 5.1. Hasil Pengamatan Aliran Laminer, Transisi, dan Turbulen

AliranVolume (ml) Rata-

Rata (ml)

Re1 2 3

Laminer 300 400 500 400 1365Transisi 550 550 600 567 2985Turbulen

750 850 650 7501507

5

4.2. Hasil Perhitungan

Diketahui: ρ = 1D = 0,02 m r = 0,01 mA= r2 = 3,14 (0,01)2 = 3,14 x 10-4 m2

= 0,804 x 10-6 mDitanya : a. Debit (Q) = ……..?

b. Kecepatan (V) = ……..?c. Bilangan Reynoald (Re)= ……..?

Penyelesaian :

1. Aliran Laminer

Diketahui : V rata-rata = 400 mL = 4 x 10-4

m3

Waktu (t) = 22,94 s

a. Q

=

volume rata−ratawaktu

=

4 x 10−4 m3

22 , 94 s

= 0,17 x 10-4 m3/s

b. V

=

QA

=

0 ,174 x 10−4

3 , 14 x 10−4

= 0,55 m/s

c. Re

=

V . ρ . Dμ

=

0 ,055 . 1 . 0 , 02

0 ,804 x 10−6

= 1368

2. Aliran Transisi

Diketahui : V rata-rata = 567 mL = 5,67 x

10-4 m3

Waktu (t) = 15 s

a. Q

=

volume rata−ratawaktu

=

5 ,67 x 10−4 m3

15 s

= 0,378 x 10-4 m3/s

b. V

=

QA

=

0 ,378 x 10−4

3 ,14 x 10−4

= 0,120 m/s

c. Re

=

V . ρ . Dμ

=

0 ,120 . 1 . 0 , 02

0 ,804 x 10−6

= 2985

3. Aliran Turbulen

Diketahui : V rata-rata = 500 mL = 5 x 10-4

m3

Waktu (t) = 3,94 s

a. Q

=

volume rata−ratawaktu

=

5 x 10−4 m3

3 ,94 s

= 1,904 x 10-4 m3/s

b. V

=

QA

=

1, 904 x 10−4

3 ,14 x 10−4

= 0,606 m/s

c. Re

=

V . ρ . Dμ

=

0 ,606 . 1 . 0 , 02

0 ,804 x 10−6

= 15075

BAB VPEMBAHASAN

Aliran fluida pada pipa, diawali dengan aliran laminer kemudian pada fase

berikutnya aliran berubah menjadi aliran turbulen. Fase antara laminer menjadi

turbulen disebut aliran transisi. Aliran laminer mengikuti hukum Newton tentang

viskositas yang menghubungkan tegangan geser dengan laju perubahan bentuk

sudut tetapi pada viskositas yang rendah dan kecepatan yang tinggi aliran laminer

tidak stabil menjadi aliran turbulen. Aliran fluida yang ditunjukkan dengan gerak

partikel-paryikel fluidanya sejajar dan garis-garis arusnya halus seolah-olah

bergerak sepanjang lintasan-lintasan yang halus dan lancar.

Bilangan Reynold merupakan gaya inersia terhadap gaya viskositas yang

menghubungkan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Dari

pengukuran bilangan Reynold didapatkan beberapa jenis aliran diantaranya adalah

aliran laminer, turbulen, dan transisi. Aliran laminer merupakan aliran yang

tenang dan bergelembung lambat, aliran laminer berkisar antara kurang dari 2300.

Sebaliknya aliran turbulen merupakan aliran yang tidak beraturan atau tidak

tenang dan bergelembung sangat cepat dengan kisaran lebih dari 4000. Sedangkan

aliran transisi merupakan peralihan antara laminer dan turbulen yang tenang dan

tidak tenang dan tidak terlalu bergelembung, daerah ini merupakan wilayah yang

tidak stabil, aliran transisi ini berkisar antara 2300 sampai 4000.

Percobaan kali ini bertujuan untuk mempelajari aliran yang melalui pipa

kapiler dan untuk mengetahui arti aliran laminar dan turbulen dan menentukan

kecepatan transisi antara kedua aliran. Hal pertama yang dilakukan adalah

mengamati aliran sebuah pipa kapiler dengan disuntikkan cairan berwarna biru

sebagai sampelnya dan apa jenis aliran yang terjadi pada pipa tersebut, apakah

aliran laminar, transisi, atau turbulen.

Percobaan pertama, keran dibuka sangat besar sehingga aliran mengalir

dengan begitu cepat dan kasar dengan volume rata-rata 5 x 10-4 m3 dan waktu

rata-rata 3,94 s. Adapun hasil perhitungan yang didapatkan adalah Debit (Q)

sebesar 1,904 x 10-4 m3/s , kecepatan aliran (V) sebesar 0,606 m/s , dan bilangan

Reynold (Re) sebesar 15.075 . Karena bilangan Reynold yang didapatkan sebesar

15.075 maka jenis aliran tersebut adalah aliran turbulen, dimana Re turbulen lebih

dari 4000.

Percobaan kedua, keran dibuka agak lebih kecil sehingga aliran mengalir

dengan agak lambat dan tidak terlalu cepat seperti percobaan pertama dengan

volume rata-rata 5,67 x 10-4 m3 dan waktu rata-rata 15 s. Adapun hasil

perhitungan yang didapatkan adalah Debit (Q) sebesar 0,378 x 10 -4 m3/s ,

kecepatan aliran (V) sebesar 0,120 m/s , dan bilangan Reynold (Re) sebesar 2985 .

Karena bilangan Reynold yang didapatkan sebesar 2.985 maka jenis aliran

tersebut adalah aliran Transisi, dimana Re transisisi antara 2300 sampai 4000.

Percobaan ketiga, keran dibuka sedikit sehingga aliran mengalir dengan

lambat dan halus dari pada percobaan pertama dan kedua yang alirannya sangat

kasar dan agak lambat. Volume rata-rata 4x 10-4 m3 dan waktu rata-rata 22,94 s.

Adapun hasil perhitungan yang didapatkan adalah Debit (Q) sebesar 0,17 x 10 -4

m3/s , kecepatan aliran (V) sebesar 0,55 m/s, dan bilangan Reynold (Re) sebesar

1.368 . Karena bilangan Reynold yang didapatkan sebesar 1.368 maka jenis aliran

tersebut adalah aliran laminar, dimana Re Laminar kurang dari 4000.

Contoh produk pangan yang termasuk jenis aliran laminer dan turbulen

adalah teh, sirup, minuman bersoda (fanta, sprite, coca-cola), susu kental, saus,

kecap dan sebagainya.Saat pelaksanaan praktikum bahan yang digunakan hanya

cairan berwarna sehingga kecepatan aliran cenderung cepat karena tingkat

viskositasnya rendah. Jika kita menggunakan produk pangan seperti saus, kecap,

atau susu kental sebagai bahannya,kemungkinan kecepatan alirannya akan sangat

lambat, karena tingkat kekentalan produk tersebut memiliki tingkat viskositas

yang tinggi dan itu termasuk aliran laminer. Sedangkan jika kita menggunakan

paroduk pangan seperti sirup, teh, dan minuman bersoda sebagai bahannya

kemungkinan kecepatan alirannya cepat, karena tingkat kekentalan produk

tersebut memiliki viskositas rendah dan itu termasuk aliran turbulen.

Berdasarkan ketiga percobaan yang telah dilakukan, bilangan Reynold

fluida semakin besar apabila cenderung memiliki jenis aliran turbulen,begitu juga

sebaliknya semakin rendah kecepatan aliran suatu fluida, maka bilangan Reynold

semakin kecil, sehingga cendrung memiliki jenis aliran laminar. Bilangan

Reynold fluida semakin besar sehingga cendrung memiliki jenis aliran turbulen,

begitupun Kecepatan fluida juga tergantung pada viskositas fluida, yang dimana

semakin tinggi viskositas suatu fluida, maka kecepatan aliran fluida semakin

rendah, begitupun sebaliknya semakin rendah viskositas fluida, maka kecepatan

aliran fluida semakin tinggi.

BAB VIKESIMPULAN DAN SARAN

6.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil pengamatan dan pembahasan yang telah dilakukan pada

praktikum ini, dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Percobaan pertama jenis alirannya turbulen dengan Re sebesar 15.075.

2. Percobaan kedua jenis alirannya transisi dengan Re sebesar 2.985.

3. Percobaan ketiga jenis alirannya laminar dengan Re sebesar 1.368.

4. Semakin tinggi viskositas suatu fluida, maka kecepatan aliran fluida

semakin rendah.

5. Semakin rendah kecepatan aliran suatu fluida, maka bilangan Reynold

semakin kecil.

6.Contoh produk pangan yang termasuk jenis aliran laminer dan turbulen adalah

teh, sirup, minuman bersoda (fanta, sprite, coca-cola), susu kental, saus, kecap

dan sebagainya.

6.2. Saran

Dalam praktikum ini disarankan agar praktikan lebih teliti dalam

menghitung bilangan Reynold untuk setiap jenis aliran, serta dalam penentuan

waktu menggunakan stopwatch. Dan dihaarapkan praktikum selanjutnya lebih

baik lagi.

DAFTAR PUSTAKA

Anonima. 2013. Percobaan Pindah Jenis. http: //fisika .ub .ac .id /web /sites /default /files/lab-biofisika/ .pdf (Diakses 27 November 2013).

Anonimb. 2013. Fluida (http://id.answer.yahoo.com/question/index). (Diakses 27 November 2013).

Anonimc. 2010. Destilasi Batch. http://lab. Tekim. Undip.ac.id/ otk/2010/09/29/destilasi-batch/. (Diakses 27 November 2013).

Hariyadj, dkk. 1999. Latihan Soal Prinsip Teknik Pangan. Teknologi Pangan dan Gizi. IPB.

Linstley.2007. Gelombang dan Medan. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Jakarta.

Soedradjat, S. 1983. Mekanika Fluida dan Hidrolika. Nova. Bandung.

Werren, 1993. Operasi Teknik Kimia. Erlangga. Jakarta.