efflux time

Page | 1Laporan Praktikum Operasi Teknik Kimia I“Efflux Time”

BAB I

PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

Penggunaan efflux time dalam dunia industri banyak dijumpai pada

pemindahan fluida dari suatu tempat ke tempat yang lain dengan pipa tertutup

serta tangki sebagai penampung fluida, salah satu contohnya adalah dalam

pengosongan cairan minyak di dalam tangki. Cairan mengalir dari tangki

penampung ke pipa karena gaya berat cairan itu sendiri. Tangki penampung cairan

biasanya diletakan pada ketinggian tertentu sehingga cairan mudah mengalir,

cukup dengan gaya berat itu sendiri. Pemompaan digunakan untuk mengatur debit

cairan yang keluar dari tangki penampung.

Operasi dalam industri kimia, biasanya berlangsung secara kontinyu,

sehingga ketinggian cairan setiap saat didalam tangki dapat diketahui dengan

menghitung waktu penurunan cairan. Hal ini dapat menghemat biaya pemompaan.

Pada proses yang tidak kontinyu, tinggi permukaan cairan pada tangki penampung

setiap saat dapat diketahui dengan menghitung waktu penurunan cairan dengan

percobaan menggunakan alat (tangki) kecil asalkan L/D-nya sama dengan tangki

untuk operasi sesungguhnya. Jadi, pengetahuan tentang efflux time sangat

diperlukan dalam industri kimia, terutama industri yang menggunakan bahan cair.

Dalam percobaan hal pertama yg dilakukan adalah melarutkan garam dalam air

kemudian diukur densitas dan viskositasnya. Larutan garam dimasukkan kedalam

tangki. Ukur tinggi larutan mula-mula dan catat waktu penurunannya sesuai

dengan variabel penurunan tinggi larutan yang telah ditentukan. Lakukan juga

percobaan tersebut untuk air

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan nilai faktor koreksi terhadap

waktu pengosongan tangki berbagai pipa dengan penurunan cairan, gravitas,

densitas, viskositas dapat mempengaruhi perhitungan efflux time.

Laboratorium Operasi Teknik KimiaUniversitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur


I.2. Tujuan

1. Menentuan nilai faktor koreksi pada waktu pengosongan tangki

2. Mengetahui pengaruh faktor gesekan terhadap efflux time

3. Menentukan nilai waktu penurunan cairan

I.3. Manfaat

1. Agar praktikan dapat menghitung kecepatan aliran pada pipa

2. Agar praktikan dapat menghitung bilangan reynold (Nre) untuk

menentukan jenis aliran yang terjadi

3. Agar praktikan dapat menghitung efflux time



BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Aliran

Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah

fluida itu berada dibawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Di daerah

dimana pengaruh dinding itu kecil, tegangan geser mungkin dapat diabaikan. Dan

perilaku fluida itu mungkin mendekati perilaku fluida ideal. Yaitu tak-mampu

mapat dan mempunyai viskositas nol. Aliran fluida demikian disebut aliran

potensial dan dapat diberikan secara lengkap dengan menggunakan prinsip-prinsip

mekanika newton dan hukum kekekalan massa

Aliran potensial mempunyai dua ciri-ciri pokok : (1) Dalam aliran itu tidak

terdapat sirkulasi atau pusaran (eddy), sehingga aliran potensial itu biasa disebut

aliran iratasional (aliran tak-putar). Dan (2) dalam aliran itu tidak terdapat

gesekan, sehingga tidak ada disipasi (pelepasan) dari energi mekanik menjadi

kalor. Kebanyakan proses aliran dalam bidang teknik kimia dapat dikajoi dengan

baik dengan menganggap arus fluida itu terdiri dari dua bagian, yaitu lapisan batas

dan fluida selebihnya.

A. Aliran Laminer

Pada kecepatan rendah, fluida cenderung mengalir tanpa pencampuran

secara lateral, dan lapisan – lapisan yang berdampingan menggelincir di atas satu

sama lain. Disini tidak terdapat aliran silang atau pusaran (eddy). Rejim ini

disebut aliran laminer (laminar flow). Pada kecepatan yang lebih tinggi, terjadi

keturbulenan dan pembentukan pusaran yang menyebabkan terjadinya

pencampuran lateral

B. Keturbulenan

Pada laju-aliran rendah, penurunan tekanan di dalam fluida akan bertambah

secara langsung menurut kecepatan fluida, pada laju tinggi pertambahan itu jauh

lebih cepat lagi, yaitu kira-kira menurut pangkat dua kecepatan. Reynolds

menemukan bahwa, pada laju aliran rendah, air tersebut mengalir tanpa gangguan



bersama dengan aliran umum dan tidak terlihat adanya campur-silang. Perilaku

pita-warna ini menunjukkan dengan jelas bahwa air tersebut mengalir menurut

garis lurus yang sejajar dan bahwa aliran tersebut laminar. Bila laju aliran

ditingkatkan, akan dicapai suatu kecepatan yang disebut sebagai kecepatan kritis,

di mana benang-warna tersebut menjadi bergelombang, dan berangsur-angsur

hilang karena zat-warna tersebut tersebar secara seragam di dalam keseluruhan

penampang aliran air. Perilaku air-berwarna tersebut menunjukkan bahwa air

tidak lagi mengalir menurut gerakan laminar, tetapi bergerak ke mana-mana

dalam bentuk aliran silang dan pusaran. Gerakan jenis ini dinamakan aliran

turbulent (turbulent flow). (McCabe 1986)

II.2. Efflux Time

Efflux time merupakan waktu yang diperlukan untuk pengosongan cairan

didalam tangki melalui pipa vertikal, karena pengaruh gaya beratnya. Sebagian

besar industri mengalirkan cairan dari tempat penampungannya dengan pengaruh

gaya gravitasi karena tinggi permukaan cairannya. Sehingga perlu pengukur tinggi

permukaan teoritis melalui rumus pendekatan dari penurunan rumus prinsip dasar

teori aliran fluida dinamis dalam aliran vertikal

II.3. Faktor yang Mempengaruhi Efflux Time

Faktor-faktor yang mempengaruhi Efflux Time diantaranya :

1. Diameter, dimana diameter akan mempengaruhi debit air.

2. Ketinggian, ketinggian akan mempengaruhi kecepatan karena ketinggian akan

menekan air karena semaklin tinggi air maka semakin besar tekanannya

sehingga air yang keluar juga semakin besar dan semakin rendah tinggi air

maka tekanannya semkain kecil dan jumlah air yang keluar semkain kecil.

3. Lamanya waktu yang diberikan dimana bila waktu yang diberikan semakin

lama maka debit akan kecil dan bila waktu yang diberikan semakin cepat

maka debit akan semakin besar.

4. Kecepatan aliran air, dimanabila kecepatan air semakin besar maka debit akan

semakin besar pula, dan bila kecepatan air kecil maka akan kecil pula debit.



5. Luas penampang dari tempat aliran itu keluar. BIla luas penampung keluarnya

zat cair tersebut makin besar maka debit semakin besar, dan begitu pula

sebaliknya.

Aliran teoritis dari sebuah tangki besar yang melalui lubang relatif kecil

dengan bias a pada kedalaman h di bawah permukaan bebas dapat dicari dengan

prinsip dari kekekalan energi. Misalkan tangki terbuka ke atmosfer, tekanan pada

permukaan bebas maupun pada lubang adalah atmosferik dandengan demikian

persamaan Bernouli memberikan :

h= v2

2 g

v adalah kecepatan pengeluaran teoritis dan h adalah Z1 dan Z2 dalam persamaan

Bernouli. Kecepatan pengeluaran sebenarnya adalah :

Q=Cd A √2 gh

Keterangan :

Cd : koefiisien pengeluaran.

Q : cepat aliran/debit air

A : luas penampang yang dilalui fluida

√2gh : kecepatan pengeluaran teoritis

Cepat aliran / debit air adalah volume fluida yang dipindahkan tiap satuan

waktu :

Q=A × v atau A1 v1=A2 v2

Keterangan :

Q : Cepat aliran/Debit air (m3/s)

V : kecepatan fluida (m/s)

A : luas penampang yang dilalui fluida (m2)



II.4. Gaya yang Berpengaruh pada Efflux Time

Gaya-gaya yang berpengaruh pada efflux time adalah sebagai berikut:

1. Gaya Friksi

Friksi adalah besaran yang berlawanan arah dengan kelajuan. Friksi

mengakibatkan kelajuan sebuah objek berkurang. Besarnya hambatan aliran

karena gesekan sangat tergantung dari kekasaran dinding pipa. Dari hasil berbagai

percobaan diketahui bahwa makin kasar dinding pipa makin besar terjadinya

penurunan atau kehilangan tekanan aliran. Jenis gesekan ini dikenal dengan

dengan gesekan aliran dan besarnya tahanan itu sendiri di ukur dengan koefisien

gesekan,f.

Pada awalnya percobaan mengenai gesekan aliran dilakukan oleh Froude yang

menyimpulkan bahwa :

a. Besarnya gesekan berbanding lurus dengan pangkat dua dari laju aliran

b. Hambatan karena gesekan bervariasi tergantung kepada kekasaran pipa

2. Gaya Tekan

Gaya tekan bergantung pada besarnya tekanan dan luasan permukaan yang

dikenai tekanan dengan persamaan :

F p=P × A

Keterangan :

Fp : gaya tekan

P : tekanan

A : Luas penampang

3. Gaya Berat

Gaya berat bergantung pada massa dan percepatan gravitasi (Abdinagar, 2015)

II.5. Angka Reynolds dan Transisi dari Aliran Laminer ke Turbulen

Dalam penelitiannya, Reynolds mempelajari kondisi dimana satu jenis

aliran berubah menjadi aliran jenis lain, dan bahwa kecepatan kritis, dimana

aliran laminar berubah menjadi aliran turbulen. Keadan ini bergantung pada



empat buah besaran yaitu : diameter tabung, viskositas, densitas dan kecepatan

linear rata-rata zat cair. Lebih jauh ia menemukan bahwa ke empat faktor itu dapat

digabungkan menjadi suatu gugus, dan bahwa perubahan macam aliran

berlangsung pada suatu nilai tertentu gugus itu. Pengelompokan variabel menurut

penemuannya itu adalah :

N ℜ=D v ρ

μ

Dimana :

D = Diameter pipa ( m )

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

μ = Viskositas zat cair ( kg / m.s )

ρ = Densitas zat cair ( kg / m3)

(Mc.Cabe, 1986)

Jenis aliran flida dapat di ketahui dengan menggunakan bilangan peynold

(Re). Untuk aliran laminer Re<2100. Untuk aliran terbulen Re>4000 dan dengan

pipa kekasaran 0,000.005.

Faktor yang bekerja sepanjang pipa,akan Menyebabkan penurunan

head(tenaga persatuan berat).fluida yang mengalir sepnjang pipa.rumus penuruna

head di ajukan ole D’archy sebagai berikut:

H= f l v2g Dp

Harga f tergantung dari jenis aliran yang terjadi di dlam pipa.untuk aliran laminer

(Re <2100)

f =64ℜ

Dengan

ℜ= p vdm

Untuk aliran turbulen,dengan Re>4000 dan pipa dengan kekasaran

0,000005

F=4.0,0791ℜ0,25



Adapun variabel -variabel Yang berpengaruh pada waktu pengosongan

tangki (t) adalah:

a. Tinggi cairan dalam tangki (h)

b. Panjang pipa (l)

c. Diameter tangki (Dt)

d. Diameter pipa (Dp)

e. Percepatan gravitasi (g)

f. Viseositas fluida (µ)

g. Densitas fluida (ρ)

II.6. Faktor Koreksi

Harga faktor koreksi merupakan fungsi dari besaran-besaran yang

berpengaruh, besar peubah yang di tinjau adalah L (panjang) dan D (diameter).

η=t s

tt

Untuk mendapatkan waktu sebenarnya (ts) yaitu saat melakukan

percobaan, sedangkan untuk mendapatkan waktu secara teoritis dari sebuah

persamaan dengan hubungan antara debit (Q), tinggi tangki (h), waktu (t), dan

luas penampang tangki (At). (Madang, 2011)



BAB III

PELAKSANAAN PRAKTIKUM

III.1. Bahan yang Digunakan

1. Air Ledeng

2. Larutan Garam

III.2. Alat yang Digunakan

1. Rangkaian alat efflux time

2. Gelas ukur

3. Piknometer

4. Viskometer ostwald

5. Ember

6. Penggaris

7. Stopwatch

III.3. Gambar Alat

Rangkaian alat efflux time



Gelas Ukur Ember Stopwatch

Viskometer Ostwald Piknometer Penggaris

III.4. Prosedur

1. Menyiapkan serangkaian alat efflux time

2. Isi tangki dengan air hingga menunjukkan angka 19

3. Hitung volume dan waktu air yang keluar dengan variabel yaitu 19 –

16, 16 – 13, 13 – 10, 10 – 7, 7 – 4

4. Lakukan percobaan diatas dengan 3 tangki yang memiliki perbedaan

diameter pipa

5. Ulangi percobaan tersebut dengan menggunakan larutan garam

6. Hitung viskositas dan densitas larutan garam



BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN



BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN



DAFTAR PUSTAKA

Abdinagar, Prasesta. 2015. “Efflux Time” (prasestaabdinagar.blogspot.co.id

/p/abstraksi-tujuan-percobaan-efflux-time.html) diakses pada tanggal 15

November 2015 pukul 16.29 WIB

Madang, Fatwah M. 2011. “Efflux Time”

(mfatwah.file.wordpress.com/2011/04 /efflux-time.docx) diakses pada

tanggal 15 November 2015 pukul 16.35 WIB

Mc.Cabe, Warren L. 1986. “Operasi Teknik Kimia”. Jakarta : Penerbit Erlangga



APPENDIKS


efflux time

Documents