laporan akhir sirkuit fluida
DESCRIPTION
aTRANSCRIPT
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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).
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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:
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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:
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
20
3.2. Hasil Pengamatan
A. Percobaan 1: Kalibrasi Sight Gage pada tangki
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
C. Percobaan 3: Karakteristik Orificemeter dan Venturimeter
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
t (s) Volume Tangki (L)
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
22
D. Percobaan 4: Bilangan Reynolds, Aliran Turbulen dan Laminar
t (s) Volume Tangki (L)
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
E. Percobaan 5: Friction Losses pada Pipa
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
F. Percobaan 6: Friction Losses pada Fitting Elbow Pipa
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
24
BAB IV
PENGOLAHAN DATA
A. Percobaan 1: Kalibrasi Sight Gage pada tangki
- 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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
25
C. Percobaan 3: Karakteristik Orificemeter dan Venturimeter
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
27
III.2.B Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Venturi Flowmeter (Aliran
Turbulen)
Diketahui:
Diameter dalam pipa (Da) = 1.025 in = 0.026 m
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
, sehingga diperoleh:
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)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
30
III.3.A Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter (Aliran Laminar)
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.7 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)
0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656
¼ 0,005079997 3,2E-05 49,78397312
½ 0,007619996 0,00004 74,67595967
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
, sehingga diperoleh:
Tabel IV.8 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice
Bukaan Valve Δh Orifice (m) Q (m3/s) ΔPo (kg/m.s
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Orificemeter
Q vs Delta Po
Linear (Q vs Delta Po)
Linear (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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Orificemeter
Q vs Co
Linear (Q vs Co)
Linear (Q vs Co)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
32
III.3.B Pengolahan Data Karakteristik Sharp Edge Venturi Flowmeter (Aliran Laminar)
Diketahui:
Diameter dalam pipa (Da) = 1.025 in = 0.026 m
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
Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s
2)
0 0,002539999 3,6E-05 24,89198656
¼ 0,002539999 3,2E-05 24,89198656
½ 0,005079997 0,00004 49,78397312
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
, sehingga diperoleh:
/
Tabel IV.10 Pengolahan Data Hubungan Antara Laju Alir / Flowrate dengan Koefisien
Venturi
Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Venturimeter
Q vs Delta Pv
Linear (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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturimeter
Q vs Cv
Linear (Q vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
D. Percobaan 4: Bilangan Reynolds, Aliran Turbulen dan Laminar
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
Turbulen 2 0,000136 0,26877 6826.89112 Turbulen
Turbulen 3 0,0001 0,19763 5019.77289 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
Grafik Perbandingan Koefisien Orificemeter dengan Venturimeter
Co vs Cv
Linear (Co vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
35
E. Percobaan 5: Friction Losses pada Pipa
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
37
Gambar IV.13 Grafik f eksperimen vs Bilangan Reynold
Gambar IV.14 Grafik Friction Loss vs Bilangan Reynold
F. Percobaan 6: Friction Losses pada Fitting Elbow Pipa
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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:
Bukaan Valve Δh Orifice (m) Q (m3/s) ΔPo (kg/m.s
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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:
Bukaan Valve Δh Venturi (m) Q (m3/s) ΔPv (kg/m.s
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Berdasarkan data yang diperoleh, dilakukan pengolahan data sehingga diperoleh hasil berupa
grafik sebagai berikut:
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
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)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Orificemeter
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Berdasarkan data yang diperoleh, dilakukan pengolahan data sehingga diperoleh hasil berupa
grafik sebagai berikut:
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Orificemeter
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Venturimeter
Q vs Delta Pv
Linear (Q vs Delta Pv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturimeter
Q vs Cv
Linear (Q vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Grafik Perbandingan Koefisien Orificemeter dengan Venturimeter
Co vs Cv
Linear (Co vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Pressure Drop Venturimeter
Q vs Delta Pv
Linear (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)
Grafik Hubungan Laju Alir Terhadap Koefisien Venturimeter
Q vs Cv
Linear (Q vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Grafik Perbandingan Koefisien Orificemeter dengan Venturimeter
Co vs Cv
Linear (Co vs Cv)
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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
Kelompok 5R Sirkuit Fluida
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA | UNIVERSITAS INDONESIA
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.