Fluid Flow Bnr
-
Upload
arshandy-hilmy -
Category
Documents
-
view
218 -
download
37
Transcript of Fluid Flow Bnr
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Fluida merupakan salah satu aspek yang penting dalam kehidupan sehari-
hari. Setiap hari manusia menghirupnya, meminumnya, terapung atau tenggelam
di dalamnya. Setiap hari pesawat udara terbang melaluinya dan kapal laut
mengapung di atasnya. Demikian juga kapal selam dapat mengapung atau
melayang di dalamnya. Air yang diminum dan udara yang dihirup juga
bersirkulasi di dalam tubuh manusia setiap saat meskipun sering tidak disadari.
I.2 Tujuan
Mencari nilai-nilai eksperimen head-loss dalam pipa dan fitting, dalam ekspansi
dan kontraksi, dan membandingkan nilai eksperimental dari fanning friction
faktor dan koefisien kontraksi dengan nilai yang dikalkulasikan dari persamaan
dan didapatkan dari literatur
I.3 Manfaat
Agar para praktikan mengetahui cara kerja dari fluid flow serta mampu
mengaplikasikannya dalam kehidupan sehari-hari.
1 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Secara Umum
Fluida adalah zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara
kontinu bila terkena tegangan geser walaupun relatif kecil. Gaya geser adalah
komponen gaya yang menyinggung permukaan dan jika dibagi dengan luas
permukaan tersebut menjadi tegangan geser rata-rata pada permukaan itu.
Selama fluida bergerak, harus selalu ada gaya geser yang bekerja terhadap
fluida. Hal ini dilakukan dengan penambahan energi dari luar. Tanpa penambahan
energi dari luar, aliran fluida akan terhenti. Jumlah energi yang diperlukan untuk
mempertahankan aliran ini dianggap sebagai energi yang hilang, karena tidak
dapat diambil sebagai energi yang bermanfaat. Dalam aliran fluida di dalam
saluran, energi yang hilang disebut Head loss.
Berdasarkan sifat alirannya, pada umumnya terdapat tiga jenis aliran fluida:
1. Aliran laminar
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan - lapisan, atau
lamina – lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran
laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya
gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum
viskositas Newton yaitu :
2. Aliran turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat
tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar
lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian
fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan
2 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan
geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian –
kerugian aliran.
3. Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke
aliran turbulen.
II.2 Konsep Dasar
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat
membedakan suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.
Re = VD . ρ
μ
Dimana : V kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)
D adalah diameter dalam pipa (m)
ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3)
μ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)
Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds)
diasumsikan/dikategorikan laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re
kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan
4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran
turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.
Hidrodinamika yang menjadi dasar aliran fluida dalam Operasi Teknik Kimia,
dibagi menjadi tiga pokok bahasan :
3 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
a. Yang berhubungan dengan aliran fluida dalam saluran sehingga aliran
terarah mengikuti bentuk saluran (internal flow), misalnya : pemompaan
cairan, kompresi gas dan aliran fluida dalam kanal terbuka.
b. Yang membahas masalah aliran fluida lewat di sekitar benda padat
(eksternal flow), misalnya : sedimentasi dan pemisahan dengan
sentrifugasi dan pencampuran.
c. Masalah campuran dari kedua hal diatas, seperti fluidisasi dan aliran dua
fase gas-cair.
Pada dasarnya faktor-faktor yang mempengaruhi aliran fluida adalah yang
menyangkut dengan sifat fisik dari fluida yang dapat didefinisikan pada :
a. Tekanan
b. Temperatur
c. Densitas
d. Viskositas
Viskositas Fluida
Fluida adalah benda yang dapat mengalami perubahan bentuk secara terus
menerus karena gaya gesek yang bekerja terhadapnya. Sifat yang erat
hubungannya dengan definisi ini adalah viskositas. Harga viskositas fluida
mungkin dipengaruhi oleh besar dan lama aksi gaya yang bekerja terhadapnya.
Viskositas fluida juga dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur.
Densitas Fluida
Disamping viskositas, sifat fluida yang penting lainnya adalah densitas (masa
persatuan volume). Seperti viskositas, karakteristik gas dan cairan dalam sifat
4 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
densitas ini bebeda satu dengan lainnya. Densitas gas sangat dipengaruhi oleh
tekanan dan temperaturnya, karena itu gas juga disebut fluida termampatkan
(compressible fluid). Hubungan antara densitas dengan tekanan dan temperatur
gas banyak dibahas dalam bidang termodinamika, misalnya Hukum Gas Ideal dan
persamaan Van Der Waals.
Densitas cairan sedikit sekali dipengaruhi oleh tekanan dan temperatur, karena itu
cairan disebut juga fluida tak termampatkan (incompressible fluid). Bedasarkan
sifat kemampatan ini, aliran fluida dibagi menjadi dua, yaitu aliran fluida
termampatkan dan tak termampatkan. Seringkali bila perubahan temperatur dan
tekanan relatif kecil, permasalahan aliran gas diselesaikan dengan cara untuk
fluida tak termampatkan.
Friksi
Friction adalah gaya tahanan yang muncul ketika suatu tubuh bergerak atau
cenderung bergerak melalui permukaan sanggahan. Kemampuan untuk berjalan
dan untuk menggenggam berbagai obyek dengan kedua tangan adalah bergantung
pada gaya frictional. Gaya friksional yang dihasilkan selama gerakan dinamakan
dynamic friction, sedangkan limiting friction adalah gaya friksional yang
dihasilkan ketika terjadi slide disekitar permukaan sanggahan. Limiting friction
mempunyai gaya friction yang lebih besar sampai mencapai nilai maksimum
daripada dynamic friction.
Gaya frictional maksimal (limiting friction) bergantung pada :
1. Besarnya tahanan (pressure) dari permukaan sanggahan
2. Sifat material/bahan dari permukaan dan efek yang ditimbulkan berkaitan
dengan derajat kekasaran permukaan.
Tidak seperti bentuk-bentuk lainnya yang sangat diperhatikan di titik awal dan
akhir suatu sistem, energi hilang gesekan terjadi disepanjang aliran. Energi ini
terjadi dari perubahan energi mekanik menjadi energi panas yang tidak dapat
diubah kembali menjadi bentuk energi asalnya atau energi lain.
5 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Energi hilang gesekan dapat terjadi antar elemen fluida dan antara fluida dengan
dinding sepanjang saluran. Energi hilang gesekan disebut ‘skin friction” atau
“frictional resistance”. Peranan gesekan antar elemen dan gesekan antara elemen
dengan dinding tergantung pada pola aliran. Pada laju alir relatif rendah, gesekan
antar elemen (viscous section) sangat berperan. Bila laju alir meningkat, adanya
arus gejolak (eddy current) menambah besarnya energi hilang gesekan. Gesekan
antara elemen fluida dan dinding pun sangat berperan pada laju alir tinggi.
Bila aliran mengalami pemisahan elemen-elemen, maka energi hilang gesekan
bertambah besar. Hal ini terjadi misalnya pada belokan, penyempitan maupun
pelebaran, kran, sambungan, adanya padatan yang menghalangi aliran dan
sebagainya
Pompa
Daya dan kerja yang dibutuhkan
Energi mekanik yang diberikan Ws dalam J/kg yang diberikan ke fluida sering
digambarkan sebagai Head pompa dalam m dari fluida yang dipompakan dimana ;
-WS = H.g
Banyak faktor yang menentukan efisiensi aktual dan karakteristik unjuk kerja
pompa. Unjuk kerja suatu pompa digambarkan oleh kurva yang disebut kurva
karakteristik , biasanya menggunakan fluida air. Head (H) yang dihasilkan akan
sama untuk setiap cairan yang memiliki viskositas sama.
Pada kebanyakan pompa, kecepatan umumnya bervariasi. Kurva karakteristik
untuk pompa sentrifugal tahap tunggal yang bekerja pada kecepatan konstan,
kebanyakan laju pompa berbasis pada head dan kapasitas pada titik efisiensi
puncak. Efisiensi mencapai puncak pada laju alir kurang lebih 50 galon/menit,
sementara bila harga laju alir meningkat head yang dihasilkan akan menurun.
6 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Sistem perpipaan
Sudden Enlargment
Suatu sudden enlargment pada daerah alir fluida membesar tiba-tiba sehingga
kecepatannya menurun. Saat fluida memasuki pipa besar, suatu pancaran
terbentuk disaat fluida terpisah dari dinding tabung kecil. Karena tidak ada
dinding pipa yang mengendalikan pancaran fluida yang dihasilkan dari pipa kecil,
maka pancaran itu akan berekspansi sehingga mengisi seluruh permukaan.
Sebagian kecil fluida terpisah dari pancarannya dan bersirkulasi diantara dinding
dan pancaran. Pengaruh pusaran dan expansi fluida sesuai dengan tiga perubahan
pada profil kecepatan . Ada
Sudden Contraction
Suatu pengecilan tiba-tiba sering juga disebut reduksi. Fenomena aliran pada
kasus kontraksi sangat berbeda dari pada ekspansi. Profil kecepatan adalah profil
fluida yang mengalir pada bagian yang besar. Kontraksi menyebabkan fluida
berakselerasi saat memasuki daerah yang lebih kecil.
Fitting dan Valve
Valve dan fitting dapat meningkatkan penurunan tekanan pada sistem perpipaan
aliran fluida bila dibandingkan dengan pipa lurus tanpa valve dan fitting. Bahkan
suatu sambungan ynag menggabungkan dua pipa yang panjang, mengganggu
profil kecepatan pada aliran turbulen sehingga cukup untuk meningkatkan
penurunan tekanan.
Ada dua prosedur standar untuk menentukan pressure loss dalam aliran turbulen
dengan adanya fitting. Prosedur pertama ialah menggunakan tabel panjang
ekivalen, cara kedua dengan menggunakan koofisien kehilangan (k) untuk setiap
tipe fitting.
7 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Alat Ukur Fluida
Pengukuran fluida merupakan suatu aplikasi penting pada neraca energi. Dasarnya
flow meter dirancang untuk menyebabkan penurunan tekanan yang dapat diukur
dan dihubungkan dengan laju alir. Penurunan tekanan ini diakibatkan oleh
perubahan energi kinetik, oleh gesekan dan lain-lain.
Manometer
karena kebanyakan fluid meter dapat menyebabkan perbedaan tekanan sepanjang
bagian pengukuran, suatu alat ukur sederhana dapat digunakan untuk menentukan
perbedaan ini. Salah satu alat yang sederhana adalah manometer pipa U.
Pitot Tube
Tabung pitot digunakan untuk mengukur kecepatan lokal pada suatu titik tertentu
dalam arus aliran dan bukan kecepatan rata-rata pada pipa. Salah satu tabung,
yaitu tabung inpeact, memiliki bukaan yang sejajar terhadap arah aliran dan
tabung statif memiliki bukaan paralel terhadap arah aliran.
Fluida mengalir kedalam bukaan, terjadilah tekanan dan kemudian menjadi tetap
pada disebut titik stagnasi. Perbedaan pada tekanan stagnasi ini dan tekanan statis
yang diukur dengan tabung statif menggambarkan kenaikan tekanan dengan
deselarasi fluida. Manometer mengukur kenaikan kecil pada tekanan ini. Bila
fluida non kompressible, kita dapat menuliskan persamaan Bernoulli antara
kecepatan V1 adalah kecepatan sebelum fluida terdeselarasi dan kecepatan V2
adalah 0
Ventury Meter
Sebuah ventury meter selalu diletakkan pada perpipaan. Sebuah manometer atau
peralatan lain dihubungkan terhadap 2 kran tekanan dan mengukur beda tekanan
antara titik 1 dan titik 2. Kecepatan rata-rata pada titik 1 adalah V1 dan diameter
d1, dan pada titik 2 kecepatan adalah V2 dan diameter d2. Penyempitan dari d1 ke
8 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
d2 dan ekspansi balik dari d2 ke d1 berlangsung secara perlahan-lahan. Friction loss
yang kecil selama kontraksi dan ekspansi dapat diabaikan.
Untuk menurunkan persamaan pada ventury meter, friksi diabaikan dan pipa
diasumsikan horizontal. Asumsi aliran turbulen dan persamaan neraca energi
mekanik antara titik 1 dan 2 untuk fluida incompressible
Orifice Meter
Pada instalasi-instalasi diproses plant penggunaan ventury meter memiliki
beberapa kerugian. Ventury memerlukan ruangan yang luas dan juga mahal. Juga
diameter throat yang tetap, sehingga laju alir berubah drastis maka pembacaan
perbedaan tekanan menjadi tidak akurat. Ventury dapat diganti dengan suatu
orifice meter walaupun menimbulkan head loss yang lebih besar.
Suatu plat yang memiliki lubang dengan diameter d0 diletakkan diantara dua plat
pipa dengan diameter d1. Lubang pengukur tekanan pada titik 1 dan titik 2 akan
mengukur P1 – P2. Arus fluida melewati plat orifice membentuk suatu vena
kontrakta atau arus pancar bebas.
Persamaan Bernouli
Persamaan dasar dalam hidrodinamika telah dapat di rintis dan dirumuskan oleh
bernouli secara baik, sehingga dapat dimanfaatkan untuk menjelaskan gejala fisis
yang berhubungan dengan aliran air. Persamaan dasar teori tersebut menjelaskan
berbagai hal yang berkaitan dengan kecepatan,tinggi permukaan zat cair dan
tekanannya. Persamaan bernouli dihasilakn oleh bernouli tersebut sehingga juga
dapat disebut dengan Hukum Bernouli yakni suatu hukum yang dapat digunakan
untuk menjelaskan gejala yang berhubungan dengan gerakan zat alir melalui
sesuatu penampang pipa. Hukum tersebut diturunkan dari hukum newton dengan
berpangkal tolak pada teorema kerja tenaga aliran zat cair dengan beberapa
persyaratan antara lain aliran yang terjadi merupakan aliran steady. Persmaan
yang dinyatakan dalam hukum bernouli tersebut melibatkan hubungan berbagai
9 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
besaran fisis dalam fluida yakni kecepatan aliran yang memiliki satu garis arus
tinggi permukaan air mengalir dan tekanannya. Bentuk hubungan yang dapat
dijelaskan melalui besaran tersenut adalah besaran usaha tenaga pada zat cair
Persamaan Bernouli untuk Fluid Friction
Pada fluida yang mengalir dalam pipa. Dari neraca massa diperoleh
persamaan kontinyuitas yang intinya kapasitas massa atau debit tetap,
sedang dari neraca tenaga diperoleh persamaan tenaga yang sering disebut
sebagai persamaan Bernoully, yaitu :
ΔP/ρ + ΔZ g/gc + Δv/2αgc + hf = -Wp
= beda tenaga potensial
= beda tenaga kinetis
= beda teanga tekan
hf = jumlah kehilangan tenaga akibat friksi yang terjadi
-Wp = tenaga yang diberikan dari luar missal melalui tenaga
pompa
Jumlah tenaga hilang akibat friksi, berasal dari friksi pipa lurus ditambah
friksi dari fitting
Friksi pipa lurus bisa menggunakan persamaan Fanning atau persamaan
D’Arcy, untuk keperluan teknis praktis biasanya menggunakan persamaan
D’Arcy :
f = factor friksi D’Arcy
10 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Merupakan fungsi dari bilangan Reynold dan kekasaran relatif
permukaan dalam pipa.
f = (Re, /D )
D= diameter dalam pipa
L= panjang pipa
= laju alir
Sedang friksi fitting dihitung, dengan menyatakan panjang ekuivalen
fitting terhadap pipa lurus
Panjang ekuivalen fitting (Le) adalah ekuivalensinya terhadap panjang
pipa lurus yang diameternya tertentu yang memiliki besar friksi yang
sama.
Dengan demikian perhitungan friksi fitting bisa menggunakan persamaan
D’Arcy :
Kehilangan tenaga akibat friksi, baik pipa lurus maupun fitting bisa di
hitungan dari kehilangan tekanan ( pressure drop ) yang dihitung dari
penunjukan alat ukur yang digunakan, missal : manometer.
R = manometer reading (beda tinggi permukaan) fluida pengukur ,
misal air raksa
= rapat massa fluida pengukur, missal air raksa
=rapat fluida yang mengalir dalam percobaan, misal air
II.3 Hipotesis
11 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Pada percobaan fluid flow ini semakin kecil nilai suatu variable maka
semakin besar debit perhitungan yang di dapatkan. Dan semakin besar nilai
Variabel bukaan maka semakin kecil nilai debit yang di dapat dalam perhitungan.
BAB III
METODELOGI PENELITIAN
III.1 Alat yang di gunakan
1. Satu set alat fluid flow dengan manometer raksa
2. Beaker glass
3. Tangki terbuka
4. Stopwatch
5. Gelas Ukur
III.2 Bahan
1. Air
III.3 Gambar alat
12 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
(a) (b)
Gambar 3.1 (a) dan (b) Serangkaian Alat Fluid Flow
III.5 Prosedur Praktikum
1. Mendaftarkan Bon alat
2. Membuka valve pada pipa yang akan di lalui fluida pada pipa (C,D,E)
dengan menutup valve (B,F,G,H,J)
3. Memompakan aliran perpipaan menuju orificemeter melewati valve yang
akan dilalui dan air akan di discharge ke tanki yang lain.
4. Menimbang air sesuai dengan interval waktu
5. Melakukan run dengan beberapa vaariabel flowrate dengan mengatur
valve
6. Membuat kurva kalibrasi
13 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1 TABEL HASIL PENGAMATAN
Pada Pipa C
BUKAAN p (PUTIH)cmHg t Volume(ml)
0,25 2.3 3 1400
0,75 1.3 3 463.3
1,25 2.73 3 146.6
Pada Pipa D
Bukaan p (pink)cmHg p (Merah)cmHg t Volume(ml)
14 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
0,5 6 4.5 5 140
1 5.5 4.3 5 240
1,5 4.8 4 5 590
Pada Pipa E
Bukaan
p
(kuning)
cmHg p(Ungu)cmHg p(Biru)cmHg t
Volume
(ml)
0,5 2 1 2 5 620
1 1 0.5 1.2 5 200
1,5 1.3 0.2 1 5 42
IV.2 Perhitungan
Viskositas = 1 Cps x 6,78x10-4 = 6,78x10-4lbm/ft.s= 0.049 g/cm s
Sg air = 1,1
ρ air = 1 gr/m3
effisiensi=60%
p = 76cmHg
Jenis pipa diameter (D) (ft) luas (A) (ft2) D (cm) A (cm)1” sch 40 0.0874 0.006 2.663957 0.015
½ “ sch 40 0.05183 0.00211 1.579782 0.005265
Pipa C
bukaanP2 (cmHg)=Σp manometer/2 volume (ml) t (s)
0,25 2.3 1266.6 30,75 1.3 433.3 31,25 2.73 203.33 3
15 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
Perhitungan kecepatan pada pipa C
v volumetrik cm3/s = volume/t
u (cm2/s)= v Vol / area pipe 1”sch 40
Nre= ID*v Linier*ρ/μ
α
422.2 28146.66667 9477.959184 1144.4333333 9628.888889 3242.380952 167.77666667 4518.444444 1521.517007 1
Perhitungan Head Loss pada pipa C
EK (J)=u linier^2/2*gc*α
P1 (cmHg)= 76cmHg+ρ*(g/gc)*h tank
∆P (cmHg)= p1-p2
hf=ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)+η*Wp (J/g)
3.88195E+11 114.5 112.2 3.88195E+111440845.111 114.5 113.2 1441047.421317280.105 114.5 111.77 317481.1141
Perhitungan Friction loss pada pipa C
tipe fiting f L (cm) L (ft) D (cm) u ^2 (cm2/s) Ff= kf*L*v lin ^2/2*gc*D
elbow 90° 0.75000
100
3.28000 2.663957
792,234,844.44445
77,560,123,811,687.10000
elbow 90° 1.00000
100
3.28000 2.663957
792,234,844.44445
103,413,498,415,583.00000
elbow 90° 1.00000 225
7.38000 2.663957
792,234,844.44445
232,680,371,435,061.00000
tee 0.75000
100
3.28000 2.663957
792,234,844.44445
77,560,123,811,687.10000
tee 0.75000
305
10.00400 2.663957
792,234,844.44445
236,558,377,625,646.00000
elbow 90° 0.75000 40
1.31200 2.663957
792,234,844.44445
31,024,049,524,674.80000
ekspansi 0,5 - 1
fe= v lin^2/2*gc(1-(ID 0.5"/ID 1")
157,987,307,645.36
kontraksi 1 - 0,5
fc = kc * v lin^2/2*gc
213,507,290,577.78
gate valve 0,5
4.50000 30
0.98400 2.663957
792,234,844.44445
139,608,222,861,037.00000
gate valve 1
0.17000 30
0.98400 2.663957
92,715,501.23457
617,228,281,197.31700
gate valve 30 2.663957
16 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
1,5 4.67000 0.98400 20,416,340.19753 3,733,699,137,881.33000
Perhitungan power pump pada pipa C
total friction ΣF 903,127,189,502,677.00000 power pump=ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)-ΣF (J/s)1.17457E+91.17407E+91.17407E+9
Data pada pipa D
bukaanP2 (cmHg)=Σp manometer/2 volume(cm3) t
0.5 5.25 590 51 4.9 240 5
1.5 4.4 140 5
Perhitungan kecepatan alir pada pipa D
v volumetrik cm3/s = volume/t u (cm2/s)= v Vol / area pipe Nre= ID*u*ρ/μ
α
118 7866.666667 470451.1818 148 3200 191369.9722 128 1866.666667 111632.4838 1
Perhitungan head loss pada pipa D
EK (J)=v linier^2/2*gc*α
P1 (cmHg)= 76cmHg+ρ*(g/gc)*h
∆P (cmHg)= p1-p2
hf=ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)+η*Wp (J/g)
17 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
tank30323377778 114.5 109.25 303233779595017600000 114.5 109.6 50176001821707377778 114.5 110.1 1707377960
Perhitungan Friction Loss pada pipa D
tipe fiting fL (cm) L (ft) D (cm) u ^2 (cm2/s)
Ff= kf*L*u^2/2*gc*D
elbow 90° 0.75 82 2.6896 2.663957 61884444.44 4.96798E+12elbow 90° 1 305 10.004 2.663957 61884444.44 2.4638E+13elbow 90° 1 225 7.38 2.663957 61884444.44 1.81755E+13elbow 90° 0.75 82 2.6896 2.663957 61884444.44 4.96798E+12tee 0.75 40 1.312 2.663957 61884444.44 2.42341E+12tee 0.75 30 0.984 2.663957 61884444.44 1.81755E+12
ekspansi 0,5 - 1
fe= u^2/2*gc(1-(ID 0.5"/ID 1") 19679872178
ekspansi 0,5 - 1
fe= u^2/2*gc(1-(ID 0.5"/ID 1") 19679872178
kontraksi 1 - 0,5
fc = kc * u^2/2*gc 16677857778
18 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
kontraksi 1 - 0,5
fc = kc * u^2/2*gc 16677857778
gate valve 0,5 4.5 30 0.984 2.663957 61884444.44 1.09053E+13gate valve 1 0.17 30 0.984 2.663957 10240000 68170020280gate valve 1,5 4.67 30 0.984 2.663957 3484444.444 6.37228E+11
Perhitungan power pump pada pipa D
total friksi = ΣF6.86739E+13
power pump=ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)-ΣF (J/s)893154258068928252829589278225006
Data pada pipa E
bukaan kuning ungu biru t (s)vol (cm3)
P2 (cmHg)=Σp manometer/2
0.5 2 1 2 5 620 3.6666671 1.7 0.5 1.2 5 200 2.6
1.5 1.3 0.2 1 5 42 1.833333
Perhitungan kecepatan alir pada pipa E
v volumetrik cm3/s = volume/t
u (cm2/s)= v Vol / area pipe
Nre= ID*v Linier*ρ/μ
α
124 8266.666667 494372.4 140 2666.666667 159475 18.4 560 33489.75 1
Perhitungan head loss pada pipa E
19 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
EK (J)=v linier^2/2*gc*α
P1 (cmHg)= 76cmHg+ρ*(g/gc)*h tank
∆P (cmHg)= p1-p2
hf=ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)-η*Wp (J/g)
37585778 114.5 110.8333333 375859383911111 114.5 111.9 3911272172480 114.5 112.6666667 172641.8
Perhitungan Friction loss pada pipa E
tipe fiting fL (cm) L (ft) D (cm) u^2 (cm2/s) Ff
elbow 90° 0.75 60 1.968 2.663957 68337777.78 4.01418E+12elbow 90° 0.75 40 1.312 2.663957 68337777.78 2.67612E+12elbow 90° 0.75 30 0.984 2.663957 68337777.78 2.00709E+12elbow 90° 0.75 27 0.8856 2.663957 68337777.78 1.80638E+12elbow 90° 0.75 37 1.2136 2.663957 68337777.78 2.47541E+12elbow 90° 0.75 40 1.312 2.663957 68337777.78 2.67612E+12elbow 90° 0.75 30 0.984 2.663957 68337777.78 2.00709E+12tee 1 125 4.1 2.663957 68337777.78 1.11505E+13tee 1 37 1.2136 2.663957 68337777.78 3.30055E+12
20 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
elbow 135° 1.15 43 1.4104 2.663957 68337777.78 4.41114E+12elbow 135° 1.15 30 0.984 2.663957 68337777.78 3.07754E+12
ekspansi 0,5 - 1
Fe= u^2/2*gc(1-(ID 0.5"/ID 1") 13627905409
kontraksi 1 - 0,5
fc = kc * u^2/2*gc 18417031111
gate valve 0,5 4.5 10 0.328 2.663957 68337777.78 4.01418E+12gate valve 1 0.17 10 0.328 2.663957 7111111.111 15780097287gate valve 1,5 4.67 10 0.328 2.663957 313600 19116845271
Perhitungan Power pump
total friction4.36832E+13
wf pump =ΔP/ρ+EK+Z(g/gc)+ΣF
567882335145678818973756788184877
IV.2 Grafik
Grafik Kalibrasi antara Q vs Δh manometer pada pipa C
21 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
y = -0,133x + 0,028
y x x koreksi kesalahan%
kesalahan
0,0025 0,1968 0,1919 0,0049 2,4698
0,0049 0,1804 0,1734 0,0070 3,9065
0,0069 0,1640 0,1590 0,0050 3,0401
Grafik Kalibrasi antara Q vs Δh manometer pada pipa D
22 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
y= -0,053 + 0,013
y x x koreksi kesalahan % kesalahan
0,0027 0,1722 0,1946 0,0224 13,0329
0,0042 0,1607 0,1667 0,0059 3,6941
0,0044 0,1443 0,1613 0,0170 11,7840
Grafik Kalibrasi antara Q vs Δh manometer pada pipa E
23 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
y=-0,138 + 0,007
y x x koreksi kesalahan % kesalahan
0,0003 0,0547 0,0486 0,0061 11,1249
0,0014 0,0372 0,0405 0,0034 9,0465
0,0044 0,0273 0,0191 0,0082 29,9735
24 | Fluid Flow
Laboratorium Operasi Teknik KimiaFakultas Teknologi IndustriUPN “Veteran” Jawa Timur
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 KESIMPULAN
1. Dari hasil percobaan didapatkan nilai head loss pada setiap bukaan (½, 1, 1
½ ) semakin menurun dikerenakan bukaan mempengaruhi kecepatan linier
aliran
2. Semakin besar bukaan, maka volume yang di hasilkan akan semakin kecil
3. Semakin besar bukaan maka semakin kecil kecepatan alir yang terjadi pada
fluida tersebut
4. Aliran yang terbentuk pada fluid flow ini adalah turbulen, yaitu di atas 4000
5. Nilai friction loss, friction ekspansi, friction kontraksi dipengaruhi oleh
kecepatan aliran, penampang pipa, dan bukaan pada valve
V.2 SARAN
Saran yang dapat disampaikan berkenaan dengan percobaan ini adalah
hendaknya praktikan lebih cermat dan teliti dalam menentukan kestabilan tinggi
air pada manometer masing-masing pipa.
25 | Fluid Flow