““JUDUL TUGAS AKHIR”JUDUL TUGAS AKHIR”
ANALISAANALISA KOEFISIEN GESEK KOEFISIEN GESEK PIPA PIPA ACRYLIC DIAMETERACRYLIC DIAMETER 0,5 INCHI, 0,5 INCHI,
1 INCHI, 1,5 INCHI 1 INCHI, 1,5 INCHI
http://www.gunadarma.ac.id/
ABSTRAKSIABSTRAKSI Alat uji kehilangan tekanan didalam sistem perpipaan dibuat dengan Alat uji kehilangan tekanan didalam sistem perpipaan dibuat dengan
menggunakan tiga buah pipa pengujian, diantaranya: pipa acrylic menggunakan tiga buah pipa pengujian, diantaranya: pipa acrylic berdiameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci), berdiameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci), pipa acrylic berdiameter 25,4 mm (1inci) dengan diameter dalam 18 mm pipa acrylic berdiameter 25,4 mm (1inci) dengan diameter dalam 18 mm (0,71 inci) dan pipa acrylic berdiameter 38,1 mm (1,5 inci) dengan diameter (0,71 inci) dan pipa acrylic berdiameter 38,1 mm (1,5 inci) dengan diameter dalam 32 mm (1,26 inci). Pipa acrylic merupakan pipa pengujian dalam 32 mm (1,26 inci). Pipa acrylic merupakan pipa pengujian transparan, yang dapat membantu untuk melihat aliran dari fluida transparan, yang dapat membantu untuk melihat aliran dari fluida tersebut. Analisa aliran fluida pada pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci) tersebut. Analisa aliran fluida pada pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci) dan 38,1 mm (1,5 inci) dengan permukaan licin, bertujuan untuk dan 38,1 mm (1,5 inci) dengan permukaan licin, bertujuan untuk membandingkan nilai bilangan Reynold (Re) dan koefisien gesek (membandingkan nilai bilangan Reynold (Re) dan koefisien gesek (λλ) pada ) pada pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan nilai bilangan Reynold (Re) pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan nilai bilangan Reynold (Re) dan koefisien gesek (dan koefisien gesek (λλ) pada pipa acrylic diameter 38,1 mm (1,5 inci). ) pada pipa acrylic diameter 38,1 mm (1,5 inci). Pengamatan dari grafik Re- Pengamatan dari grafik Re- λλ yang ditampilkan untuk menganalisa apabila yang ditampilkan untuk menganalisa apabila nilai Reynold (Re) jika semakin meningkat dan pengaruhnya terhadap nilai nilai Reynold (Re) jika semakin meningkat dan pengaruhnya terhadap nilai koefisien geseknya (koefisien geseknya (λλ). ). Hasil dari tampilan grafik Re- Hasil dari tampilan grafik Re- λλ akan disesuaikan akan disesuaikan dengan diagram Moody.dengan diagram Moody.
PENDAHULUANPENDAHULUAN1.1. Latar Belakang
Setiap hari kita selalu berhubungan dengan fluida tanpa kita sadari. Kita dapat melihat instalasi perpipaan air pada rumah yang kita tempati. Fenomena pada fluida yang dapat kita lihat dalam kehidupan seharihari. Benturan air antara pipa ketika keran air ditutup secara tibatiba. Pusaran air yang kita lihat ketika air didalam bak mandi dikeluarkan melalui lubang pembuangannya. Radiator air atau uap panas untuk memanaskan rumah dan radiator pendingin dalam sebuah mobil yang bergantung pada aliran fluida agar dapat memindahkan panas dengan efektif.
Pada perkembangan dunia industri yang semakin pesat beriringan dengan memasuki era globalisasi, sangat banyak sekali dilakukan penemuanpenemuan yang dikembangkan lewat penelitian yang dilakukan oleh para ahli dan engineering dengan tujuan untuk mengetahui nilai bilangan Reynold number (Re) suatu fluida dan koefisien gesek ( ) dari berbagai jenis pipa.λ
Di dunia industri banyak sekali menggunakan pipa dalam pendistribusian fluida cair dalam melakukan proses produksi. Misalnya saja pada Perusahaan Air Minum (PAM) dan Perusahaan Tambang Minyak Negara (PERTAMINA).
Pipa memiliki berbagai bentuk penampang dan ukurannya. Yang sering banyak digunakan oleh umum adalah pipa yang berbentuk lingkaran. Dan material pipa yang digunakan bermacammacam, diantaranya: acrylic, PVC, plastik, logam dan sebagainya. Material pipa yang digunakan sesuai dengan kebutuhan dan tujuannya.
Di dunia industri sebagian besar fluidanya mengalir pada pipa tertutup masalah utama yang terjadi antara lain:1.Terjadinya gesekan sepanjang dinding pipa.2.Terbentuknya turbulensi akibat gerakan relatif dalam molekul fluida yang dipengaruhi oleh viskositas fluida.3.Terjadi kerugian tekanan.
Penelitian kami ditujukan untuk mengetahui besarnya nilai Reynold number (Re) fluida cair dan koefisien gesek ( ) pada pipa λ acrylic dengan permukaan licin. Dan didalam penelitian, kami membandingkan nilai bilangan Reynold number (Re) dan koefisien gesek ( ) pada pipa λ acrylic diameter 9,5 mm (0,37 inchi) dengan pipa acrylicdiameter 18 mm (0,71 inchi) dan pipa acrylic diameter 32 mm (1,26 inchi). Penelitian ini akan disesuaikan dengan diagram Moody yang sudah ada.
1.3. Pembatasan Permasalahan 1. Fluida yang digunakan fluida incrompressible, Newtonia 2. Tidak terjadi kebocoran pada rangkaian, sehingga volume dalam rangkaian dianggap konstan. 3. Permukaan pipa dianggap sebagai permukaan yang licin. 4. Nilai koefisien gesek (ג) hanya pada pipa pengujian, yaitu: pipa acrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) dan pipa acrylic diameter 38,1 mm (1,5 inchi). 5. Membandingkan nilai bilangan Reynold number (Re) dan koefisien gesek (ג) pada pipa acrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) dengan pipa acrylic diameter 38,1 mm (1,5).
1.4. Tujuan Penelitian Permasalahan yang diambil adalah “Analisa Aliran Fluida Pada Pipa Acrylic Diameter
12,7 mm(0,5 inchi), 25,4 mm (1 inchi) dan 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan Licin”.
1.2. Permasalahan
Permasalahan yang diambil adalah “Analisa Aliran Fluida Pada Pipa Acrylic Diameter 12,7 mm(0,5 inchi), 25,4 mm (1 inchi) dan 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan Licin”.
1.5. Metode Penulisan Untuk mendukung terselesaikannya penulisan tugas akhir atau skripsi ini, penulis melakukan pengambilan langsung terhadap nilai atau angkaangka yang diperoleh dari alat uji, yaitu seperangkat perpipaan yang telah selesai di kerjakan. Langkah tersebut ditempuh guna mengetahui permasalahan yang akan di kaji atau dtelaah mengenai studi kasus dalam penyusunan penulisan tugas akhir atau skripsi. Pada bedah kasus tentang analisis fluida pada pipa acrylic kali ini penulis melakukan beberapa metode antra lain.
1. PENDAHULUAN Berisi tentang latar belakang permasalahan yang menjadi penyebab penulis melakukan penelitian, tujuan penelitian, pembatasan masalah dan ringkasan tentang sistematika penulisanskripsi.
2. DASAR TEORI Berisi tentang hipotesis teori serta beberapa penjelasan mengenai istilah / variablevariabel
yang berkaitan dalam penelitian ini antara lain: viskositas, densitas, debit aliran, aliran Newtonian, dan aliran non Newtonian, aliran laminar, aliran transisi, aliran
turbulen,bilangan Reynolds, koefisien gesek.
3. SET UP ALAT DAN PENGUJIAN Berisi tentang alat yang digunakan, skema rangkaian pengujian, prosedur pengujian serta kelemahan dan keterbatasan pengujian, juga berisi mengenai unit pengujian, persiapan pengujian, prosedur pengujian, metode pengambilan data dan pengolahan data.
4. DATA DAN PEMBAHASAN Berisi tentang analisa datadata dan interprestasi hasil pengolahan data.5. KESIMPULAN Berisi tentang kesimpulan data, alat, pengujian dan penelitian serta saran yang mungkin
dapat digunakan untuk penelitian selanjutnya
TEORI DASARTEORI DASAR fluida memperlihatkan fenomena sebagai zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan fluida memperlihatkan fenomena sebagai zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan
geser, dengan kata lain yang dikategorikan sebagai fluida adalah suatu zat yang tidak mampu menahan tekanan geser, dengan kata lain yang dikategorikan sebagai fluida adalah suatu zat yang tidak mampu menahan tekanan
geser tanpa berubah bentukgeser tanpa berubah bentuk.. Fluida secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya (Fluida secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya (compresibilitycompresibility), maka bentuk fluida terbagi dua ), maka bentuk fluida terbagi dua
jenis, yaitu; jenis, yaitu; compressible fluidcompressible fluid dan dan incompressible fluid.incompressible fluid. compressible fluidcompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubah ( adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubah (ρρ ≠≠ konstan) konstan), contohnya; zat , contohnya; zat
berbentuk gas. berbentuk gas. incompressible fluidincompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya kecil sekali dan adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya kecil sekali dan
dianggap tidak ada (dianggap tidak ada (ρρ = konstan) = konstan), contohnya; zat berbentuk cair., contohnya; zat berbentuk cair.
2.1. Definisi Fluida2.1. Definisi Fluida
2.2. Sifat-Sifa 2.2. Sifat-Sifa FluidaFluida Semua fluida sejati mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karakteristik-karakteristik yang Semua fluida sejati mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karakteristik-karakteristik yang penting. penting.
Diantaranya adalah kerapatan (density), laju aliran massa, viskositas.Diantaranya adalah kerapatan (density), laju aliran massa, viskositas.
Kerapatan (Kerapatan (densitydensity) adalah ) adalah merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zatmerupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat. Nilai kerapatan . Nilai kerapatan ((densitydensity) dapat ) dapat
dipengaruhi oleh temperaturdipengaruhi oleh temperatur.. Semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya Semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya
kohesi dari kohesi dari
molekul-molekul fluida semakin berkurang.molekul-molekul fluida semakin berkurang. Kerapatan (Kerapatan (densitydensity) dapat dinyatakan dalam tiga bentuk:) dapat dinyatakan dalam tiga bentuk:
1. 1. Mass densityMass density (ρ) (ρ)..
2. 2. Berat spesifik / berat jenis (Berat spesifik / berat jenis (specific weightspecific weight) dengan simbol .) dengan simbol .
3. 3. Spesifik Spesifik gravitygravity (s.g). (s.g).
2.2.1. Kerapatan 2.2.1. Kerapatan ((densitydensity))
γ
1. 1. Mass densityMass density (ρ) satuan dalam SI adalah kg/m3. (ρ) satuan dalam SI adalah kg/m3.
Mass densityMass density adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut. Sifat ini ditentukan dengan cara adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut. Sifat ini ditentukan dengan cara menghitung menghitung ratioratio massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. Hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:bagian tersebut. Hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:
Dengan : ρ = adalah massa Dengan : ρ = adalah massa densitydensity (kg/m (kg/m33).).
m = adalah massa fluida (kg).m = adalah massa fluida (kg).
= adalah volume fluida (m= adalah volume fluida (m33).).
ρ=m∀
∀
2. Berat spesifik / berat jenis2. Berat spesifik / berat jenis (specific weight) (specific weight) dengan simboldengan simbol ( )( )
Berat spesifik adalah massa jenis dari suatu zat yang dipengaruhi gaya tarik bumi atau gravitasi.Berat spesifik adalah massa jenis dari suatu zat yang dipengaruhi gaya tarik bumi atau gravitasi., , satuan dalam SI adalah N/msatuan dalam SI adalah N/m33. . Jadi Jadi hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut: hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:
= = ρρ.g .g
γ
γ
Dengan : Dengan : ρ = adalah massa ρ = adalah massa densitydensity (kg/m3). (kg/m3).
g = adalah percepatan gravitasi (9,81 m/sg = adalah percepatan gravitasi (9,81 m/s22).).
3. Spesifik 3. Spesifik gravitygravity (s.g) (s.g) Spesifik Spesifik gravitygravity adalah perbandingan antara kerapatan suatu zat dengan kerapatan air. Spesifik adalah perbandingan antara kerapatan suatu zat dengan kerapatan air. Spesifik
gravitygravity tidak mempunyai satuan. tidak mempunyai satuan.
Dengan : s.g = adalah spesifik Dengan : s.g = adalah spesifik grafitygrafity. .
ρ = adalah kerapatan suatu zat (kg/mρ = adalah kerapatan suatu zat (kg/m33). ).
ρ ρ ww = adalah kerapatan air (kg/m = adalah kerapatan air (kg/m33).).
s . g=ρρw
2.2.2. 2.2.2. Laju Aliran MassaLaju Aliran Massa Laju aliran massa fluida yang mengalir dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:Laju aliran massa fluida yang mengalir dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:
AtauAtau
m¿
= ρ× V × A
m¿
=V ×A
V¿
Dengan: = adalah laju aliran massa (kg/s). Dengan: = adalah laju aliran massa (kg/s).
V = adalah kecepatan aliran fluida (m/s).V = adalah kecepatan aliran fluida (m/s).
= adalah volume jenis (m= adalah volume jenis (m33/kg). /kg).
m¿
V¿
2.2.3. Viskositas2.2.3. Viskositas Viskositas adalah ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan perubahan Viskositas adalah ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan perubahan
bentuk. bentuk. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur, hal ini Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur, hal ini
disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas dari semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas dari zat cair tersebut.zat cair tersebut.
Viskositas dibagi menjadi dua macam yaitu: viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau Viskositas dibagi menjadi dua macam yaitu: viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau absolute viscosityabsolute viscosity dan viskositas kinematik. dan viskositas kinematik.
1. Viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau 1. Viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau absolute absolute viscosityviscosity Viskositas dinamik adalah sifat fluida yang menghubungkan tegangan geser dengan gerakan Viskositas dinamik adalah sifat fluida yang menghubungkan tegangan geser dengan gerakan
fluida.fluida. Viskositas dinamik tampaknya sama dengan Viskositas dinamik tampaknya sama dengan ratioratio tegangan geser terhadap gradien kecepatan tegangan geser terhadap gradien kecepatan
μ=τ
dudy
Satuan dalam SI μ = N/mSatuan dalam SI μ = N/m22 = N.s = kg = N.s = kg
(m/s)/m m(m/s)/m m2 2 m.s m.s
Dengan : μ = adalah viskositas dinamik (kg/m.s).Dengan : μ = adalah viskositas dinamik (kg/m.s).
= adalah tegangan geser (N/m= adalah tegangan geser (N/m22).).
du/dy = adalah gradien kecepatan ((m/s)/m). du/dy = adalah gradien kecepatan ((m/s)/m).
τ
2. Viskositas kinematik2. Viskositas kinematik
Viskositas kinematik adalah perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan fluida.Viskositas kinematik adalah perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan fluida.
v = μρ
Satuan dalam SI Satuan dalam SI vv = =
kgm . s
kg
m3
=m2
s
Dengan : Dengan : vv = adalah viskositas kinematik (m = adalah viskositas kinematik (m22/s)./s).
μ = adalah viskositas dinamik (kg/m.s).μ = adalah viskositas dinamik (kg/m.s).
ρ = adalah kerapatan fluida (kg/mρ = adalah kerapatan fluida (kg/m33).).
Debit aliran adalah volume fluida yang dikeluarkan tiap detiknya. Debit aliran adalah volume fluida yang dikeluarkan tiap detiknya. Q = Q =
Dari persamaan kontinuitas didapat Dari persamaan kontinuitas didapat
Q = V.A = Q = V.A =
Maka Maka
V = V =
2.2.2. 2.2.2. Laju Aliran MassaLaju Aliran Massa
∀
t
QA
QA
14
Dπ 2
Q14
Dπ 2
Dengan : A =
Dengan memasukkan nilai A maka didapat V =
Dengan : Q = adalah debit aliran (m3/s). V = adalah kecepatan aliran (m/s). A = adalah luas penampang (m2). = adalah volume fluida (m3). D = adalah diameter pipa (m).
∀
2.4.1. Klasifikasi Aliran2.4.1. Klasifikasi Aliran
2.4. Aliran Fluida2.4. Aliran Fluida
SSecara garis besar dapat dibedakan atau dikelompokan jenis aliran adalah sebagai berikut :ecara garis besar dapat dibedakan atau dikelompokan jenis aliran adalah sebagai berikut : 1. 1. Aliran tunak (Aliran tunak (steadysteady)) Suatu aliran dimana kecepatannya tidak terpengaruh oleh perubahan waktu sehingga kecepatan konstan Suatu aliran dimana kecepatannya tidak terpengaruh oleh perubahan waktu sehingga kecepatan konstan pada setiap titik (tidak mepunyai percepatan).pada setiap titik (tidak mepunyai percepatan). 2. 2. Aliran seragam (Aliran seragam (uniformuniform)) Suatu aliran yang tidak terjadi perubahan baik besar maupun arah, dengan kata dengan kata lain tidak Suatu aliran yang tidak terjadi perubahan baik besar maupun arah, dengan kata dengan kata lain tidak
terjadi perubahan kecepatan dan penampang lintasan.terjadi perubahan kecepatan dan penampang lintasan. 3. 3. Aliran tidak tunak (Aliran tidak tunak (unsteadyunsteady)) Suatu aliran dimana terjadi perubahan kecepatan terhadap waktu.Suatu aliran dimana terjadi perubahan kecepatan terhadap waktu. 4. 4. Aliran tidak seragam (Aliran tidak seragam (non uniformnon uniform)) Suatu aliran yang dalam kondisi berubah baik kecepatan maupun penampang berubah.Suatu aliran yang dalam kondisi berubah baik kecepatan maupun penampang berubah. 2.4.2. 2.4.2. Tipe-tipe AliranTipe-tipe Aliran
a. a. Aliran LaminerAliran Laminer Aliran laminer didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisanlapisan atau laminaAliran laminer didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisanlapisan atau lamina
lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar.lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar. AAliran laminer memenuhi pasti hukum viskositas Newton yaitu :liran laminer memenuhi pasti hukum viskositas Newton yaitu :
Aliran laminer ini mempunyai nilai bilangan Reynoldsnya kurang dari 2300.Aliran laminer ini mempunyai nilai bilangan Reynoldsnya kurang dari 2300.
τ=μdudy
b. b. Aliran Aliran TransisiTransisi Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen.Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen. Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lainlain yang menyangkut geometri Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lainlain yang menyangkut geometri
aliran dimana nilai bilangan Reynoldsnya antara 2300 sampai dengan 4000. aliran dimana nilai bilangan Reynoldsnya antara 2300 sampai dengan 4000.
c. Aliran Turbulenc. Aliran Turbulen Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari partikelpartikel fluida sangat tidak Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari partikelpartikel fluida sangat tidak
menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar
DDi mana nilai bilangan i mana nilai bilangan ReynoldsReynoldsnya lebih besar dari 4000.nya lebih besar dari 4000.
2.5. Persamaan Kontinuitas2.5. Persamaan Kontinuitas
A1V1
. .A2V2
LLaju alir melalui A1 dan A2 harus sama. Dengan demikian:aju alir melalui A1 dan A2 harus sama. Dengan demikian:ρρ11 .A.A11 .V.V11 = ρ = ρ22 . ..A.A22 .V.V22
disebut persamaan kontinuitas. Jika 1 = 2, maka persamaan kontinuitas menjadi:ρ ρdisebut persamaan kontinuitas. Jika 1 = 2, maka persamaan kontinuitas menjadi:ρ ρ
AA11 .V.V11 = A = A22 .V.V22
2.6. Persamaan 2.6. Persamaan BernoulliBernoulli Persamaan Persamaan BernoulliBernoulli ideal adalah alirannya konstan sepanjang lintasan dan mengabaikan segala kerugian ideal adalah alirannya konstan sepanjang lintasan dan mengabaikan segala kerugian
yang terjadi dalam lintasan fluida. yang terjadi dalam lintasan fluida. gz+gz+ + + = konstan= konstan
V 2
2pρ
A1V1
P1
A2
V1
P1
y1
y2
.
Persamaan untuk dua titik pada suatu garis aliran adalah:Persamaan untuk dua titik pada suatu garis aliran adalah: = tekanan total konstan= tekanan total konstan P1
12
.ρ .V 12ρ . g . y1=P2
12
.ρ . V 22ρ .g . y2
2.7. Bilangan 2.7. Bilangan ReynoldsReynolds
Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran dinamakan Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran dinamakan laminer, trasnsisi atau turbulen. laminer, trasnsisi atau turbulen.
Re =Re =
Re =
VDρμ
vv = =
Re =Re =
DDenganengan:: VV = = adalah kecepatan fluida yang mengalir (m/s).adalah kecepatan fluida yang mengalir (m/s).
DD = = adalah diameter dalam pipa (m).adalah diameter dalam pipa (m). ρρ = = adalah massa jenis fluida (kg/m³).adalah massa jenis fluida (kg/m³).
μμ = = adalah viskositas dinamik fluida (kg/ms) atau (N.s/m²).adalah viskositas dinamik fluida (kg/ms) atau (N.s/m²). vv = = adalah viskositas kinematik fluida (m²/s).adalah viskositas kinematik fluida (m²/s).
μρ
VDv
2.2.88. . Kerugian Tinggi Tekan (Kerugian Tinggi Tekan (Head LossHead Loss)) HHeadead loss loss (hL) merupakan suatu kerugian yang dialami aliran fluida selama bersikulasi di mana kerugian itu (hL) merupakan suatu kerugian yang dialami aliran fluida selama bersikulasi di mana kerugian itu
tergantung pada geometri penampang saluran dan parameterparameter fluida serta aliran itu sendiri. tergantung pada geometri penampang saluran dan parameterparameter fluida serta aliran itu sendiri. Kerugian tinggi tekan (Kerugian tinggi tekan (head losshead loss) dapat dibedakan atas: kerugian gesekan dalam pipa () dapat dibedakan atas: kerugian gesekan dalam pipa (major lossesmajor losses) dan ) dan
kerugian pada perubahan geometri (kerugian pada perubahan geometri (minor lossesminor losses).).
a. Kerugian Gesekan Dalam Pipa atau Mayor Lossesa. Kerugian Gesekan Dalam Pipa atau Mayor Losses Kerugian gesekan dalam pipa atau Kerugian gesekan dalam pipa atau mayor lossesmayor losses merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran
dengan pipa sepanjang lintasan. dengan pipa sepanjang lintasan. KKerugian gesekan Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan erugian gesekan Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan DarcyWeisbachDarcyWeisbach
DDenganengan : h : hL L = = adalah adalah kerugian kerugian gesekan dalam pipagesekan dalam pipa (m). (m).
λλ = = adalah koefisien gesek.adalah koefisien gesek. LL = adalah Jarak pressure tube (m). = adalah Jarak pressure tube (m).
DD = adalah = adalah diameter pipa (m).diameter pipa (m). VV = adalah = adalah kecepatan aliran fluida air (m/s).kecepatan aliran fluida air (m/s). gg = adalah= adalah percepatan gravitasi (m/s percepatan gravitasi (m/s22).).
hL mayor= fLD
V 2
2g
b. Kerugian Pada Perubahan Geometri (b. Kerugian Pada Perubahan Geometri (minor lossesminor losses)) Merupakan kerugian yang akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk penampang atau arah aliran Merupakan kerugian yang akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk penampang atau arah aliran
berubah. berubah. Secara umum kerugian ini dapat dihitung dengan persamaan berikut:Secara umum kerugian ini dapat dihitung dengan persamaan berikut:
DDenganengan : : hhLL = = adalah adalah kerugian kerugian pada perubahan geometripada perubahan geometri (m). (m).
λλ, , f = f = adalah koefisien gesek. adalah koefisien gesek. VV = adalah = adalah kecepatan aliran fluida air (m/s).kecepatan aliran fluida air (m/s). gg = adalah = adalah percepatan gravitasi (m/s percepatan gravitasi (m/s22).).
hLminor= f
V 2
2g
2.2.99. . Koefisien Gesek (Koefisien Gesek (λλ)) Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminer Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminer
dan aliran turbulen berbeda, maka penurunan koefisien gesek ini akan diturunkan secara dan aliran turbulen berbeda, maka penurunan koefisien gesek ini akan diturunkan secara berbeda pula untuk masingmasing jenis aliran.berbeda pula untuk masingmasing jenis aliran.
Untuk rumus koefisien geseknya adalahUntuk rumus koefisien geseknya adalah
Jadi, untuk aliran Jadi, untuk aliran laminerlaminer di semua pipa untuk semua fluida, harga di semua pipa untuk semua fluida, harga ff adalah adalah ::
Dengan : Dengan : ff = = koefisien gesek. λ = = koefisien gesek. λ Re = bilangan Re = bilangan Reynolds numberReynolds number
hL .2 . g . D
V 2 . L
2.14 2.14 Tipe Aliran FluidaTipe Aliran Fluida
- - Aliran laminarAliran laminar
Aliran laminar didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak secara halus dan lancar dengan kecepatan relatif rendah serta fluidanya sangat viskos. Dalam hal ini fluida boleh dianggap dalam
bentuk lapisan-lapisan (lamina) dengan pertukaran molekuler yang hanya terjadi di antara lapisan- lapisan yang berbatasan dimana nilai bilangan Reynolds kurang dari 2300.
- Aliran transisi Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Ketika kecepatan aliran
itu bertambah atau viskositasnya berkurang (dapat disebabkan temperatur meningkat) maka gangguan-gangguan akan terus teramati dan semakin membesar serta kuat yang akhirnya suatu keadaan peralihan tercapai. Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lain-lain yang menyangkut geometri aliran dimana nila bilangan Reynolds antara 2300 sampai dengan 4000.
- Aliran turbulen
Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran patikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar di mana nilai bilangan Reynolds lebih besar dari 4000
DESKRIPSI ALAT DAN DESKRIPSI ALAT DAN PROSEDUR PENELITIANPROSEDUR PENELITIAN
3.1. Desain Alat3.1. Desain Alat Desain alat yang digunakan pada penelitian kerugian tekanan dalam sistem perpipaan ini adalah Desain alat yang digunakan pada penelitian kerugian tekanan dalam sistem perpipaan ini adalah
desain alat yang sederhana. Alat yang dibuat di desain untuk mengsirkulasikan fluida air, dari bak desain alat yang sederhana. Alat yang dibuat di desain untuk mengsirkulasikan fluida air, dari bak air ke pipa pengujian dengan bantuan pompa, dan untuk pengaturan debit aliran fluidanya air ke pipa pengujian dengan bantuan pompa, dan untuk pengaturan debit aliran fluidanya menggunakan katup pengatur menggunakan katup pengatur (valve).(valve).
Gambar 3.1. Skema Alat PengujiGambar 3.1. Skema Alat Penguji
3.2. Set Up Alat 3.2. Set Up Alat Alat yang digunakan dalam penelitian ini dirakit sendiri dengan mengacu pada referensi Alat yang digunakan dalam penelitian ini dirakit sendiri dengan mengacu pada referensi peneliti dan buku mekanika fluida. Komponenkomponen yang digunakan pada alat pengujian peneliti dan buku mekanika fluida. Komponenkomponen yang digunakan pada alat pengujian
ini adalah: ini adalah: 1. Rangka meja uji1. Rangka meja uji Rangka meja uji digunakan sebagai Rangka meja uji digunakan sebagai chassischassis dari peralatan uji ini tempat meletakkan segala dari peralatan uji ini tempat meletakkan segala komponen dari alat uji.komponen dari alat uji. Alas meja untuk meletakkan pipa Alas meja untuk meletakkan pipa acrylicacrylic terbuat dari triplek dan alas terbuat dari triplek dan alas meja untuk meletakkan bak air terbuat dari papan kayu.meja untuk meletakkan bak air terbuat dari papan kayu.2. 2. Pompa sentrifugalPompa sentrifugal Pompa sentrifugal berfungsi sebagai media untuk mengalirkan fluida dari bak air ke rangkaian Pompa sentrifugal berfungsi sebagai media untuk mengalirkan fluida dari bak air ke rangkaian
alat penguji. Adapun spesifikasi dari pompa slurry yang digunakan adalah:alat penguji. Adapun spesifikasi dari pompa slurry yang digunakan adalah: Merk dari pompa Merk dari pompa NocchiNocchi DPV 160 / 6. DPV 160 / 6. Buatan dari Italia. Buatan dari Italia. Maximum head Maximum head 6 m. 6 m. Maximum debit Maximum debit 160 L / 1’. 160 L / 1’. Liquid temperature Liquid temperature 40°C. Frekuensi 50 HZ. 40°C. Frekuensi 50 HZ. Putaran 2850 rpm. Putaran 2850 rpm.3. Pipa pengujian3. Pipa pengujian Pipa pengujian yang digunakan adalah pipa Pipa pengujian yang digunakan adalah pipa acrylicacrylic. Pipa . Pipa acrylicacrylic yang digunakan sebanyak 3 yang digunakan sebanyak 3 pipa penguji yang terdiri dari:pipa penguji yang terdiri dari: 1. pipa 1. pipa acrylicacrylic dengan diameter luar 38,1 mm (1,5 inci) dan diameter dalam dengan diameter luar 38,1 mm (1,5 inci) dan diameter dalam 32 mm (1,26 inci) dengan panjang 2 m. 32 mm (1,26 inci) dengan panjang 2 m. 2. pipa 2. pipa acrylicacrylic dengan diameter luar 25,4 mm (1 inci) dan diameter dalam dengan diameter luar 25,4 mm (1 inci) dan diameter dalam 18 mm (0,71 inci) dengan panjang 2 m. 18 mm (0,71 inci) dengan panjang 2 m. 3. pipa 3. pipa acrylicacrylic dengan diameter luar 12,7 mm (0,5 inci) dan diameter dalam dengan diameter luar 12,7 mm (0,5 inci) dan diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci) dengan panjang 2 m.9,5 mm (0,37 inci) dengan panjang 2 m.
4. 4. PiezometricPiezometric Piezometric Piezometric digunakan sebagai alat ukur tekanan dengan cara mengukur beda tekanan yang terjadi diantara digunakan sebagai alat ukur tekanan dengan cara mengukur beda tekanan yang terjadi diantara dua titik pada pipa penguji. dua titik pada pipa penguji. PiezometricPiezometric dibuat dari selang akuarium yang diameter dalamnya 10 mm dan dipasang pada taping pipa dibuat dari selang akuarium yang diameter dalamnya 10 mm dan dipasang pada taping pipa
acrylic. acrylic. PiezometricPiezometric ini dipasang pada millimeter blok yang sudah diberi ukuran dan ditempelkan pada triplek, ini dipasang pada millimeter blok yang sudah diberi ukuran dan ditempelkan pada triplek, tinggi tinggi
triplek tersebut 2,35 m dari permukaan meja penguji.triplek tersebut 2,35 m dari permukaan meja penguji.
5. Rangkaian pipa PVC5. Rangkaian pipa PVC Pipa PVC digunakan untuk mengalirkan fluida dari bak air sampai pada sambungan antara pipa PVC dengan Pipa PVC digunakan untuk mengalirkan fluida dari bak air sampai pada sambungan antara pipa PVC dengan
pipa pipa acrylic.acrylic. Pipa PVC yang digunakan yaitu diameter ½”, diameter ½” digunakan dari bak air sampai Pipa PVC yang digunakan yaitu diameter ½”, diameter ½” digunakan dari bak air sampai inletinlet suctionsuction pada pada
pompa dan diameter ½” juga digunakan pada pompa dan diameter ½” juga digunakan pada discharge suctiondischarge suction pada pompa. pada pompa.
6. Katup pengatur (6. Katup pengatur (valvevalve)) Katup pengatur berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran fluida pada pipa pengujian. Katup pengatur berfungsi untuk mengatur kecepatan aliran fluida pada pipa pengujian. Ada tiga jenis katup Ada tiga jenis katup
pengatur pada pipa, diantaranya yaitu:pengatur pada pipa, diantaranya yaitu: 1. Katup pengatur pada pipa 1. Katup pengatur pada pipa dischargedischarge pompa yang berfungsi untuk pompa yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida yang masuk mengatur kecepatan fluida yang masuk pada pipa uji.pada pipa uji. 2. Katup pengatur pada 2. Katup pengatur pada by pass pipeby pass pipe yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida pada yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida pada by pass pipeby pass pipe agar agar aliran yang bersirkulasi pada rangkaian konstan dan mencegah terjadinya “aliran yang bersirkulasi pada rangkaian konstan dan mencegah terjadinya “water hammer”.water hammer”. 3. Katup pengatur pada percabangan sebelum pipa uji berfungsi untuk mengatur fluida yang masuk pada salah 3. Katup pengatur pada percabangan sebelum pipa uji berfungsi untuk mengatur fluida yang masuk pada salah satu pipa pengujian.satu pipa pengujian.
7. Bak Air7. Bak Air Bak air berfungsi sebagai media penyimpan fluida selama uji coba, bak air yang digunakan terbuat dari plastik Bak air berfungsi sebagai media penyimpan fluida selama uji coba, bak air yang digunakan terbuat dari plastik
sehingga tahan terhadap korosi. sehingga tahan terhadap korosi. Kapasitas bak air yang digunakan 76 L.Kapasitas bak air yang digunakan 76 L. Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabelvariabel lainnya, yaitu:Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabelvariabel lainnya, yaitu: 1. Gelas ukur1. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat
akan digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.akan digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir. 2. 2. StopwatchStopwatch StopwatchStopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur. digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur.
Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabelvariabel lainnya, yaitu:Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabelvariabel lainnya, yaitu:1. Gelas ukur1. Gelas ukur Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat akan Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat akan digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.2. 2. StopwatchStopwatch StopwatchStopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur. digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur.3. Thermometer3. Thermometer ThermometerThermometer digunakan untuk mengetahui suhu fluida selama pengujian. digunakan untuk mengetahui suhu fluida selama pengujian. Hal ini diperlukan karena suhu sangat Hal ini diperlukan karena suhu sangat berpengaruh terhadap viskositas fluidaberpengaruh terhadap viskositas fluida..4. Busur derajat4. Busur derajat Busur derajat digunakan untuk mengetahui besar pembukaan pada katup.Busur derajat digunakan untuk mengetahui besar pembukaan pada katup.
3.3. Metode Penelitian3.3. Metode Penelitian3.3.1. Unit Pengujian3.3.1. Unit Pengujian Unit pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalahUnit pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah
1. Unit Pengujian Langsung1. Unit Pengujian Langsung Unit pengujian langsung adalah semua variabel yang diukur langsung pada saat penelitian,nilainya bisa Unit pengujian langsung adalah semua variabel yang diukur langsung pada saat penelitian,nilainya bisa langsung dapat diketahui tanpa diperlukan perhitungan lebih lanjut. langsung dapat diketahui tanpa diperlukan perhitungan lebih lanjut. Unit pengujian langsung pada penelitian ini terdiri dari pengukuran suhu (°C), beda ketinggian (m), volume Unit pengujian langsung pada penelitian ini terdiri dari pengukuran suhu (°C), beda ketinggian (m), volume fluida yang tertampung (ml) dan waktu penampungan (s). Seluruh nilai unit pengujian langsung digunakan fluida yang tertampung (ml) dan waktu penampungan (s). Seluruh nilai unit pengujian langsung digunakan sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tidak langsung.sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tidak langsung.
2. Unit Pengujian Tidak Langsung2. Unit Pengujian Tidak Langsung Unit pengujian tidak langsung adalah semua variabel yang nilainya didapat dari perhitungan dan digunakan Unit pengujian tidak langsung adalah semua variabel yang nilainya didapat dari perhitungan dan digunakan untuk bahan pengamatan analisa.untuk bahan pengamatan analisa. Pada pengujian ini unit pengujian langsung terdiri dari debit (Q), kecepatan (V), bilangan Pada pengujian ini unit pengujian langsung terdiri dari debit (Q), kecepatan (V), bilangan ReynoldsReynolds (Re), (Re),
dan dan koefisien gesek (koefisien gesek (λλ).).
3.3.2. Persiapan Pengujian3.3.2. Persiapan Pengujian Persiapan yang dilakukan dalam melakukan pengujian adalah:Persiapan yang dilakukan dalam melakukan pengujian adalah: Menyiapkan tempat untuk ruang pengujian. Tempat untuk ruang penguijian tidak sempit dan Menyiapkan tempat untuk ruang pengujian. Tempat untuk ruang penguijian tidak sempit dan
cukup luas supaya pengujian dapat dilakukan dengan baik.cukup luas supaya pengujian dapat dilakukan dengan baik. Membuat rangka tempat untuk meletakkan peralatan pengujian, sehingga peralatan dapat Membuat rangka tempat untuk meletakkan peralatan pengujian, sehingga peralatan dapat
disusun dan menghindari terjadi getaran pada waktu pengujian.disusun dan menghindari terjadi getaran pada waktu pengujian. Membuat rangkaian alat pengujian dengan menggunakan 3 pipa diameter yang berbeda dan Membuat rangkaian alat pengujian dengan menggunakan 3 pipa diameter yang berbeda dan
permukaan yang licin permukaan yang licin (smooth),(smooth), pompa, katup, dan bak penampung sedemikian sehingga pompa, katup, dan bak penampung sedemikian sehingga membentuk membentuk looploop tertutup serta pembiasan air yang tersirkulasikan. tertutup serta pembiasan air yang tersirkulasikan.
Untuk pipa acrylic diameter dalam 12 mm (0,5 inci), pipa acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm Untuk pipa acrylic diameter dalam 12 mm (0,5 inci), pipa acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm yang berjarak 0,5 m dari ujung pipa (tempat aliranyang berjarak 0,5 m dari ujung pipa (tempat aliran masuk).masuk).
5. Untuk pipa acrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) permukaan licin dan pipa 38,1 (1,5 inchi), pipa 5. Untuk pipa acrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) permukaan licin dan pipa 38,1 (1,5 inchi), pipa acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm yang berjarak 1 mm dari lubang pertama dengan acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm yang berjarak 1 mm dari lubang pertama dengan diameter lubang 1 mm. diameter lubang 1 mm.
3.3.3. Prosedur Pengujian 3.3.3. Prosedur Pengujian Prosedur pengujian yang dilakukan pada saat pengambilan data adalah sebagai berikut:Prosedur pengujian yang dilakukan pada saat pengambilan data adalah sebagai berikut: 1. Memasukkan fluida kedalam bak air dengan volume 76 L.1. Memasukkan fluida kedalam bak air dengan volume 76 L.
2. Menghidupkan pompa, sehingga fluida dapat mengalir melalui instalasi pipa sehingga terjadi sirkulasi 2. Menghidupkan pompa, sehingga fluida dapat mengalir melalui instalasi pipa sehingga terjadi sirkulasi aliran fluida.aliran fluida.
3. Menampung fluida yang keluar dari pipa pengujian dengan gelas ukur dan mencatat waktunya dengan 3. Menampung fluida yang keluar dari pipa pengujian dengan gelas ukur dan mencatat waktunya dengan menggunakan stopwatch menggunakan stopwatch
4. Mengamati tinggi air pada kedua 4. Mengamati tinggi air pada kedua Piezometric Piezometric sesuai dengan bukaan katup, mengamati sampai tinggi sesuai dengan bukaan katup, mengamati sampai tinggi keduanya relatif stabil (dalam keadaan tidak naik turun air yang ada dikeduanya relatif stabil (dalam keadaan tidak naik turun air yang ada di piezometric piezometric lurus). Kemudian lurus). Kemudian mencatat tinggi hmencatat tinggi h1 1 dan hdan h2 2 pada pada piezometricpiezometric lurus. lurus.
5. Mengulangi pengambilan data dengan mengatur bukaan katup dari minimal sampai maksimal.5. Mengulangi pengambilan data dengan mengatur bukaan katup dari minimal sampai maksimal.6. Pengambilan data yang dilakukan dimulai dari aliran dengan bilangan Reynolds kecil (laminar) sampai 6. Pengambilan data yang dilakukan dimulai dari aliran dengan bilangan Reynolds kecil (laminar) sampai
dengan bilangan Reynolds besar (turbulen), dandengan bilangan Reynolds besar (turbulen), dan7. Untuk pengambilan data berikutnya adalah dengan mengalirkan fluida ke pipa penguji dengan diameter 7. Untuk pengambilan data berikutnya adalah dengan mengalirkan fluida ke pipa penguji dengan diameter
berbeda dan permukaan pipa yang licin berbeda dan permukaan pipa yang licin (smooth)(smooth), proses pengambilan data sama dengan proses , proses pengambilan data sama dengan proses pengambilan awal.pengambilan awal.
3.3.4. Metode Pengambilan Data3.3.4. Metode Pengambilan Data1. Dengan cara mengurutkan sesuai dengan debit yang diperoleh kemudian mengurutkannya 1. Dengan cara mengurutkan sesuai dengan debit yang diperoleh kemudian mengurutkannya
kembali sesuai dengan urutan ditinjau dari bilangan Reynold yang diperoleh.kembali sesuai dengan urutan ditinjau dari bilangan Reynold yang diperoleh.2. 2. Pengujian dilakukan pada pipa Pengujian dilakukan pada pipa acrylicacrylic diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci), 18 mm (0,71 inci) diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci), 18 mm (0,71 inci)
dan32 mm (1,26 inci) dengan permukaan pipa licin. dan32 mm (1,26 inci) dengan permukaan pipa licin. Pengujian ini dilakukan dengan secara Pengujian ini dilakukan dengan secara berulang yaitu sebanyak tiga kali untuk setiap bukaan katupberulang yaitu sebanyak tiga kali untuk setiap bukaan katup
3.3.5. Metode Pengolahan Data3.3.5. Metode Pengolahan Data Untuk kemudahan pengambilan data, maka diambil asumsiasumsi sebagai berikut:Untuk kemudahan pengambilan data, maka diambil asumsiasumsi sebagai berikut: 1. Fluida yang digunakan termasuk kedalam 1. Fluida yang digunakan termasuk kedalam fluida incompressible fluida incompressible (tak mampu mampat).(tak mampu mampat). 2. Fluida yang digunakan adalah fluida yang termasuk fluida 2. Fluida yang digunakan adalah fluida yang termasuk fluida Newtonian.Newtonian. 3. Fluida yang mengalir pada pipa tidak mengalami kebocoran sehingga volume dalam rangkaian dianggap 3. Fluida yang mengalir pada pipa tidak mengalami kebocoran sehingga volume dalam rangkaian dianggap tetap. tetap. 4. Permukaan yang diamati untuk pipa 4. Permukaan yang diamati untuk pipa acrylicacrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) permukaan kasar, pipa 25,4 mm diameter 25,4 mm (1 inchi) permukaan kasar, pipa 25,4 mm (1 inchi), permukaan licin (smooth).(1 inchi), permukaan licin (smooth).
Untuk mendapatkan datadata hubungan yang diinginkan, maka dilakukan langkahlangkah pengolahan data Untuk mendapatkan datadata hubungan yang diinginkan, maka dilakukan langkahlangkah pengolahan data sebagai berikut:sebagai berikut:1. 1. Menghitung nilai debit (Q) aliran fluidaMenghitung nilai debit (Q) aliran fluida
Dengan : = adalah Volume fluida (mDengan : = adalah Volume fluida (m33).). t =adalah waktu (s).t =adalah waktu (s).2. Menghitung nilai kecepatan (V) aliran fluida 2. Menghitung nilai kecepatan (V) aliran fluida
Dengan : Q = adalah debit aliran (mDengan : Q = adalah debit aliran (m33/s)./s).
V = adalah kecepatan aliran (m/s)V = adalah kecepatan aliran (m/s) .. A = adalah luas penampang (mA = adalah luas penampang (m22).).3. Menghitung bilangan 3. Menghitung bilangan ReynoldsReynolds (Re) (Re)
Dengan : Dengan : v = v = adalahadalah viskositas kinematika air (mviskositas kinematika air (m22/s)./s). Re = adalah Bilangan Re = adalah Bilangan ReynoldsReynolds.. V = adalah kecepatan aliran (m/s)V = adalah kecepatan aliran (m/s)..4. Menghitung koefisien gesek (4. Menghitung koefisien gesek (λλ))
Dengan : = adalah koefisien gesek. λDengan : = adalah koefisien gesek. λ
V = adalah Kecepatan aliran fluida (m/s).V = adalah Kecepatan aliran fluida (m/s). Δh = adalah beda ketinggian piezometrik (m). Δh = adalah beda ketinggian piezometrik (m).
L = adalah Jarak pressure tube (m).L = adalah Jarak pressure tube (m). g = adalah gravitasi (m/sg = adalah gravitasi (m/s22).). D = adalah diameter dalam pipa pengujian (m).D = adalah diameter dalam pipa pengujian (m).
Q=∀
t
∀
V=Q
14
dπ 2
Re=VD
v
λ=Δh2gD
V 2 L
5.5. Membuat plot hasil perhitungan bilangan Membuat plot hasil perhitungan bilangan ReynoldsReynolds (Re) dan koefisien gesek ( (Re) dan koefisien gesek (λλ) ) menggunakan program menggunakan program excelexcel. Dipilihnya program . Dipilihnya program excelexcel untuk membuat grafik karena excel dapat mengacu pada Diagram untuk membuat grafik karena excel dapat mengacu pada Diagram MoodyMoody..
6.6. Membuat plot hasil perhitungan sesuai dengan masingmasing pipa.Membuat plot hasil perhitungan sesuai dengan masingmasing pipa.
DATA DAN PEMBAHASANDATA DAN PEMBAHASANProses Analisa Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Dengan Permukaan LicinProses Analisa Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Dengan Permukaan Licin
Data yang diketahui sebagai berikut:Diameter pipa pengujian : Pipa acrylic dengan diameter luar 25,4 mm (1 inci) dan diameter
dalam 18 mm (0,71 inci) dengan panjang 2 m. Suhu fluida air pada saat pengujian : 29°C.
Volume fluida air pada gelas ukur : 2690 ml = 2,69×103 m3. Lamanya fluida air tertampung (t) : 10 detik.Tinggi fluida air di piezometrik 1 (h1) : 90 mm = 0.09 m.Tinggi fluida air di poezometrik 2 (h2) : 25 mm = 0.025 m.Jarak antara piezometrik 1 dan 2 (L) : 1000 mm = 1m.
Viskositas kinematik (v) air pada suhu 29°C : 8,23×107 m2/s (dari tabel).Dari datadata yang sudah diketahui diatas, maka kita dapat menghitung datadata dibawah ini:•Debit (Q) fluida air
.
Luas penampang pipa pengujian (A)Diameter dalam (D) pipa = 18 mm = 18 × 103 m.
•Kecepatan (V) fluida air
•Bilangan Reynold number (Re)
•Beda ketinggian piezometrik (∆h)
• Koefisien gesek sepanjang pipa (λ)
Tabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 12,7 mm (0,5 inchi) Dengan Permukaan LicinTabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 12,7 mm (0,5 inchi) Dengan Permukaan Licin
Tabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 25,4 mm (1 inchi) Dengan Permukaan Licin
Tabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan licinTabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan licin
Kombinasi Grafik Kombinasi Grafik ReReλλ Pipa Acrylic dari tiga jenis ukuran pipa Pipa Acrylic dari tiga jenis ukuran pipa (0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 inchi permukaan licin)(0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 inchi permukaan licin)
■ Pipa 12,7 mm (0,5 inchi)
Pada pipa 0,5 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 2.26E04 m3/s, dengan (V) kecepatan 3.19E+00 m/s, dengan viskositas ( ) 8.23E07 mν 2/s) menghasilkan (Re) 3,820.73, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.84 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01531. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 3.54E04 m3/s, dengan (V) kecepatan 4.31E+00 m/s, dengan viskositas ( ) 8.23E07 mν 2/s menghasilkan, (Re) 57,674.94, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 1.61 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01202. mengalami penurunan.
■ Pipa 25,4 mm ( 1 inchi)
Pada pipa 1 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 2,69E03 m3/s, dengan (V) kecepatan 1,06 m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 mν 2/s menghasilkan, (Re) 23162,81, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.065 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ) 0.02054. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 7,21E04 m3/s, dengan (V) kecepatan 2,84 m/s, dengan (Re) 62083,22, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.292 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01281. mengalami penurunan.
■ Pipa 38,1 mm (1,5 inchi) Pada pipa 1,5 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 3.05E04 m3/s, dengan (V) kecepatan 3.79E01 m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 mν 2/s menghasilkan, (Re) 14,750.06, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.01 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.04362. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 7.86E04 m3/s, dengan (V) kecepatan 9.78E01 m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 mν 2/s menghasilkan, (Re) 38,011.64, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.032 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ) 0.02102, mengalami penurunan.
■ ■ KesimpulanKesimpulan
Dari tabel dapat dilihat bahwa pada diameter pipa pengujian berdiameter 0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 Dari tabel dapat dilihat bahwa pada diameter pipa pengujian berdiameter 0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 inchi bahwa:inchi bahwa:
Pada bilangan Pada bilangan Reynolds Reynolds yang sama terlihat bahwa semakin besar diameter (D) pipa pengujian, yang sama terlihat bahwa semakin besar diameter (D) pipa pengujian, maka nilai koefisien geseknya (maka nilai koefisien geseknya (λλ) akan naik. Begitu juga sebaliknya, jika semakin kecil diameter ) akan naik. Begitu juga sebaliknya, jika semakin kecil diameter (D) pipa pengujian, maka nilai koefisien geseknya ((D) pipa pengujian, maka nilai koefisien geseknya (λλ) akan menurun.) akan menurun.
Pada Pada Reynolds numberReynolds number 2300-4000 termasuk kedalam aliran, sedangkan diatas 4000 masuk 2300-4000 termasuk kedalam aliran, sedangkan diatas 4000 masuk kedalam aliran turbulen. Data-data dari grafik kedalam aliran turbulen. Data-data dari grafik Re-Re-λλ tersebut menampilkan grafik persamaan garis tersebut menampilkan grafik persamaan garis untuk aliran turbulen yaitu (0,316 Re-0,25). Nilai koefisien gesek untuk ketiga pipa yang diuji untuk aliran turbulen yaitu (0,316 Re-0,25). Nilai koefisien gesek untuk ketiga pipa yang diuji terlihat lebih tinggi dari koefisien gesek terlihat lebih tinggi dari koefisien gesek Blassius.Blassius.
KESIMPULANKESIMPULAN