Paralel C - Kelompok N - Efflux Time
Paralel C - Kelompok N - Efflux Time
Paralel C - Kelompok N - Efflux Time
“ EFFLUX TIME ”
GRUP N
1. SYAMSA BAKTI FORDINI 19031010110
2. KEZIA WULANDARI 19031010123
LEMBAR PENGESAHAN
“ EFFLUX TIME ”
GRUP : N
1. SYAMSA BAKTI FORDINI 19031010110
2. KEZIA WULANDARI 19031010123
Dosen Pembimbing
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa, atas berkat dan
rahmat-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Resmi Operasi Teknik
Kimia I ini dengan judul “Efflux Time”.
Laporan Resmi ini merupakan salah satu tugas mata kuliah praktikum
Operasi Teknik Kimia I yang diberikan pada semester IV. Laporan ini disusun
berdasarkan pengamatan, perhitungan dan dilengkapi dengan teori dari literatur
serta petunjuk asisten pembimbing yang dilaksanakan pada tanggal 05 Mei 2020
di Laboratorium Operasi Teknik Kimia Universitas Pembangunan Nasional
‘VETERAN’ Jawa Timur.
Laporan hasil praktikum ini tidak dapat tersusun sedemikian rupa tanpa
bantuan baik sarana, prasarana, pemikiran, kritik dan saran. Oleh karena itu, tidak
lupa kami ucapkan terima kasih kepada:
1. Ir. Ketut Sumada, MS selaku Kepala Laboratorium Operasi Teknik Kimia
Universitas Pembangunan Nasional ‘VETERAN’ Jawa Timur dan dosen
pembimbing praktikum.
2. Seluruh asisten dosen yang membantu dalam pelaksanaan praktikum.
3. Rekan – rekan mahasiswa yang membantu dalam memberikan masukan-
masukan dalam praktikum.
Kami sangat menyadari dalam penyusunan laporan ini masih banyak
kekurangan. Maka dari itu, kami selalu mengharapkan kritik dan saran, seluruh
asisten dosen yang turut membantu dalam kesempurnaan laporan ini. Sehingga
penyusun mengharapkan semua laporan praktikum yang telah disusun ini dapat
bermanfaat bagi mahasiswa Fakultas Teknik khususnya jurusan Teknik Kimia.
Penyusun
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN....................................................................................i
KATA PENGANTAR............................................................................................ii
DAFTAR ISI.........................................................................................................iii
DAFTAR GAMBAR..............................................................................................v
DAFTAR TABEL.................................................................................................vi
DAFTAR GRAFIK..............................................................................................vii
INTISARI...............................................................................................................1
BAB I 2
PENDAHULUAN...................................................................................................2
I.1 Latar Belakang......................................................................................2
I.2 Tujuan....................................................................................................2
I.3 Manfaat..................................................................................................3
BAB II 4
TINJAUAN PUSTAKA.........................................................................................4
II.1 Secara Umum...............................................................................................4
II.2 Efflux Time..................................................................................................4
II.2.1 Sifat Fluida................................................................................................5
II.2.2 Bilangan Reynold.....................................................................................6
II.2.3 Friction Loss.............................................................................................6
II.2.4 Gaya Tekan...............................................................................................8
II.2.5 Jenis-Jenis Aliran Fluida.........................................................................8
II.2.6 Model Matematika Efflux Time..............................................................9
II.2.7 Faktor Koreksi........................................................................................11
II.2.8 Aplikasi Efflux Time pada Dunia Industri..........................................11
II.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Efflux Time..................................12
II.4 Sifat Bahan.................................................................................................13
II.5 Hipotesa......................................................................................................14
BAB III 15
PELAKSANAAN PRAKTIKUM.......................................................................15
DAFTAR GAMBAR
DAFTAR TABEL
DAFTAR GRAFIK
Grafik 1. Hubungan antara Waktu (s) dengan Perubahan Tinggi Fluida (cm) pada
Tangki 2 yang berisi Air 22
Grafik 2. Hubungan antara Waktu (s) dengan Perubahan Tinggi Fluida (cm) pada
Tangki 2 yang berisi Larutan Garam 23
Grafik 3. Hubungan antara Bilangan Reynold (Nre) dengan Friksi pada Tangki 2
yang berisi Air 23
Grafik 4. Hubungan antara Bilangan Reynold (Nre) dengan Friksi pada Tangki 2
yang berisi Larutan Garam 24
INTISARI
BAB I
PENDAHULUAN
I.2 Tujuan
1. Untuk menentukan waktu pengosongan tangki.
I.3 Manfaat
1. Agar praktikan dapat mengetahui dan menghitung kecepatan aliran dan
bilangan reynold suatu fluida.
2. Agar praktikan dapat mengetahui factor-faktor yang dapat mempengaruhi
percobaan.
3. Agar praktikan dapat mengetahui penerapan efflux time dalam dunia
industri.
1.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Secara Umum
Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir. Istilah fluida mencakup zat cair
dan gas karena zat cair seperti air atau zat gas seperti udara dapat mengalir. Zat
padat seperti batu dan besi tidak dapat mengalir sehingga tidak bisa digolongkan
dalam fluida. Air, minyak pelumas, dan susu merupakan contoh zat cair. Semua
zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat
mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga
termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain.
Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke
tempat lain (Abidin, 2013).
Sa 2
( )
K e = 1−
Sb
.............................................................(4)
Keterangan:
V = Kecepatan (ft/s)
hf = Kehilangan gesekan (ft lbf/lb)
gc = Faktor proporsionalitas hukum Newton, 32,174 (ft lb/lbf s2)
Sa = luas permukaan pipa terbesar( m2 )
f = Faktor Fanning friksi
Sb = luas permukaan terbesar( m2 )
3. Kehilangan gesekan (friction loss) karena kontraksi tiba-tiba
v2
h fc=K c ...............................................................(5)
2 gc
Sb
K c =0,4 1− ( ) Sa
........................................................(6)
Keterangan:
V = Kecepatan (ft/s)
hf = Kehilangan gesekan (ft lbf/lb)
gc = Faktor proporsionalitas hukum Newton, 32,174 (ft lb/lbf s2)
Sa = luas permukaan pipa terbesar( m2 )
f = Faktor Fanning friksi
Sb = luas permukaan terbesar( m2 )
Q = Debit (cm3/ s)
A = Luas penampang (cm2)
H = Ketinggian fluida (cm)
k = Konstanta yang dicari pada saat percobaan
n = Konstanta
(Tim Dosen, 2020)
Persamaan umum yang menyatakan efflux time diberikan sebagai berikut :
H
1 A
t= ×∫ dH …………………...…………
CoAo √ 2 g 0 √ h
(10)
Keterangan :
Co = Koefisien Orifice discharge
Ao = luas permukaan Orifice discharge
A = Luas permukaan tanki
H = Tinggi Cairan saat t = 0
t = waktu
h = tinggi larutan saat t = t
Analisis matematika dan pekerjaan eksperimental untuk pengeringan
gravitasi fluida Newtonian dari bejana penyimpanan melalui lubang terbatas
dengan diameter berbeda telah dipelajari. Ditunjukkan bahwa percepatan
permukaan bebas zat cair lebih kecil dari percepatan gravitasi. Selain itu, analisis
waktu pembuangan dari tangki dengan pipa keluar dan alat kelengkapan dalam
kisaran bilangan Reynolds 40000 - 60.000 dipelajari. Pengaruh pipa dan alat
kelengkapan dinyatakan dalam bentuk panjang yang setara. Pada bilangan
Reynolds 6000, waktu efflux maksimum adalah 35 detik. Rasio penampang
tangka terhadap penampang pipa adalah 2228. Ini jauh lebih rendah daripada nilai
yang dilaporkan dari 5 dan 6 yang diperoleh untuk analisis waktu pengeluaran
cairan Newtonian dari tangki silinder melalui pipa keluar tunggal berdasarkan
neraca makroskopis. Oleh karena itu, persamaan waktu efflux dapat
disederhanakan menjadi persamaan berikut :
2
t=
√ gm
׿ ………………...…… (11)
Keterangan :
H’ = Tinggi akhir cairan
L = Panjang tabung keluar dari dasar tangka
Dimana pada persamaan hubungan antara gm dan percepatan karena gravitasi
dituliskan sebagai :
gm 1
=
g L At 2 …………………...………
(1+ 4 f )×( )
d Ap
(12)
Keterangan :
f = Faktor gesekan
L = Panjang pipa keluar
d = Diameter pipa keluar
At = Luas Permukaan tangki
Ap = Luas Permukaan pipa
(Alghehani , 2016)
II.5 Hipotesa
Dalam praktikum Efflux Time ini diharapakan semakin besar konsentrasi
garam maka akan semakin lama waktu yang dibutuhkan untuk pengosongan
tangki. Sebaliknya, semakin kecil konsentrasi garam maka semakin besar waktu
yang dibutuhkan untuk pengosongan tangki.
BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
TANGKI
PENYANGGA
PIPA
KRAN
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
∆H Q μ
t (s) V (cm3) A (cm2) v (cm/s) NRe f
(cm) (cm3/s) (g/cm.s)
8048,0 0,0334
4 20 550 27,5 0,19625 140,1274 0,0089
4 1
8048,0 0,0334
6,68 40 1100 27,5 0,19625 140,1274 0,0089
4 1
8048,0 0,0334
9,68 60 1650 27,5 0,19625 140,1274 0,0089
4 1
8048,0 0,0334
11,8 80 2200 27,5 0,19625 140,1274 0,0089
4 1
8106,5 0,0333
15 100 2770 27,7 0,19625 141,1465 0,0089
7 4
∆H v μ
t (s) V (cm3) Q (cm3/s) A (cm2) NRe f
(cm) (cm/s) (g/cm.s)
5326,9
2,74 20 480 24 0,19625 122,293 0,037035 0,01323
9
5326,9
5,63 40 960 24 0,19625 122,293 0,037035 0,01323
9
5326,9
8,85 60 1440 24 0,19625 122,293 0,037035 0,01323
9
5326,9
10,68 80 1920 24 0,19625 122,293 0,037035 0,01323
9
5326,9
12,79 100 2400 24 0,19625 122,293 0,037035 0,01323
9
23,083333 5123,5
15 120 2770 0,19625 117,622 0,037398 0,01323
3 3
IV.3 Grafik
Hubungan antara Waktu (s) dengan Tinggi Fluida (cm) Air pada Tangki 2
12
0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
Waktu (s)
Grafik 1. Hubungan antara Waktu (s) dengan Perubahan Tinggi Fluida (cm)
pada Tangki 2 yang berisi Air
Hubungan antara Waktu (s) dengan Tinggi Fluida (cm) Larutan Garam
pada Tangki 2
14
12
Tinggi Fluida (cm)
Waktu (s)
Grafik 2. Hubungan antara Waktu (s) dengan Perubahan Tinggi Fluida (cm)
pada Tangki 2 yang berisi Larutan Garam
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
0.03
8040 8050 8060 8070 8080 8090 8100 8110
0.04
0.04
0.04
0.04
5100 5150 5200 5250 5300 5350
IV.4 Pembahasan
Berdasarkan data-data yang telah diperoleh dari percobaan, diperoleh waktu
pengosongan tangki pada tangki berisi air dan larutan garam. Hasil pengamatan
pada percobaan tangki 2 dengan diameter tangki 27 cm, diameter pipa sebesar 0,5
cm, dan panjang pipa sebesar 40 cm. Pada pengukuran tangki yang berisi air,
dengan waktu berturut-turut sebesar 20 s; 40 s; 60 s; 80 s; dan 100 s didapatkan
ketinggian tangka secara berturut-turut sebesar 11 cm; 8.32 cm; 5.32 cm; 3.20 cm
dan 0 cm. Sedangkan pada percobaan menggunakan tangki yang berisi larutan
garam dengan waktu berturut-turut sebesar 20 s; 40 s; 60 s; 80 s; 100 s dan 120s
didapatkan ketinggian tangka untuk larutan garam berturut-turut 12.26 cm; 9.37
cm; 6.15 cm; 4.32 cm; 2.21 cm dan 0 cm. Sehingga didapatkan hubungan antara
waktu dengan ketinggian cairan dalam tangki seperti yang terplot pada grafik 1
dan grafik 2 yang menunjukkan penurunan. Hal ini menandakan hubungan waktu
dengan ketinggian cairan dalam tangki berbanding terbalik. Semakin lama waktu
yang didapat maka semakin rendah ketinggian cairan dalam tangki. Didapatkan
pula nilai NRe pada percobaan menggunakan tangki berisi air berturut-turut
sebesar 8048.04; 8048.04; 8048.04; 8048.04 dan 8106.57 serta besar friksi
berturut-turut sebesar 0.03341; 0.03341; 0.03341; 0.03341 dan 0.03334.
Berdasarkan nilai NRe yang telah didapatkan, dapat diketahui bahwa aliran pada
tangki berisi air dalam percobaan merupakan aliran turbulen. Hal ini dikarenakan
nilai NRe yang didapatkan >4000. Sedangkan pada tangki berisi larutan garam,
didapatkan nilai NRe berturut-turut sebesar 5326.99; 5326.99; 5326.99; 5326.99;
5326.99; dan 5123.53 serta besar friksi berturut-turut sebesar 0.037035; 0.037035;
0.037035; 0.037035; 0.037035; dan 0.037398. Pada nilai NRe yang telah
didapatkan, dapat diketahui bahwa aliran pada tangki berisi larutan garam dalam
percobaan merupakan aliran turbulen. Hal ini dikarenakan nilai NRe yang
didapatkan <4000. Berdasarkan nilai NRe dan friksi yang didapatkan pada
percobaan menggunakan air dan larutan garam, dapat diketahui hubungan antara
NRe dengan friksi ialah berbanding terbalik, sesuai dengan yang telah diplotkan
pada grafik 3 dan grafik 4. Semakin besar nilai NRe, semakin kecil friksi yang
dihasilkan. Didapatkan pula Ht pada percobaan dengan tangki berisi air dan
larutan garam memiliki perbedaan yang jauh dengan Ht teoritis. Hal ini dapat
dikatakan bahwa hasil prcobaan yang didapat kurang menunjukkan kesesuaian
dengan teori yang ada.
Terdapat beberapa faktor yang dapat mempengaruhi percobaan, salah
satunya ialah viskositas larutan. Semakin besar nilai viskositas suatu larutan,
maka larutan tersebut semakin kental sehingga mempengaruhi jalannya larutan
melalui pipa menuju ke bagian bawah. Akibatnya akan membutuhkan waktu lebih
lama untuk melakukan pengosongkan tangki. Faktor lain yang mempengaruhi
percobaan adalah diameter pipa, semakin besar diameter pipa yang digunakan,
akan semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk mengosongkan tangki.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 KESIMPULAN
Berdasarkan data-data hasil percobaan, maka dapat disimpulkan sebagai
berikut:
1. Didapat waktu pengosongan tangki yang berisi air secara berturut-turut
sebesar 20 s; 40 s; 60 s; 80 s; dan 100 s. Untuk waktu pengosongan tangki
yang berisi larutan garam secara berturut-turut sebesar 20 s; 40 s; 60 s; 80
s; 100 s dan 120 s.
2. Model matematik penurunan tinggi cairan pada percobaan menggunakan
tangki berisi air ialah y = -0.1356x + 12.704, sedangkan pada percobaan
menggunakan larutan garam ialah y = -0.1209x + 14.1793.
3. Pengaruh diameter dan panjang pipa pada percobaan ialah semakin besar
diameter pipa, semakin cepat waktu yang dibutuhkan untuk
mengosongkan pipa. Semakin panjang pipa yang digunakan untuk
mengalirkan cairan, semakin lama pula waktu waktu yang dibutuhkan
untuk pengosongan tangki.
V.2 SARAN
1. Praktikan harus lebih berhati-hati dalam menggunakan alat-alat yang
digunakan untuk praktikum.
2. Praktikan harus lebih teliti ketika mengambil data waktu pada interval
ketinggian yang ditentukan.
3. Praktikan diharapkan mencuci peralatan yang digunakan sebelum dan
sesudah melaksanakan praktikum.
1.
DAFTAR PUSTAKA
Algehani, Z, 2016 ‘Efflux Time from Vertical Cylindrical Tank Design and
Contruction’, Journal international conference on fluid flow, vol 9, no 142,
hh 1-2
Jalaluddin, dkk 2019, ‘Analisa Profil Aliran Fluida Cair dan Pressure Drop pada
Pipa L menggunakan Metode Simulasi Computational Fluid Dynamic
(CFD)’, Jurnal Teknologi Kimia, Vol. 8, No. 2
Mawardi, L, 2017, ‘Monitoring Laju Aliran Akibat Perubahan Level Zat Cair
Dalam Tangki Tertutup’, Jurnal Politeknologi, vol 16, no 2, hh 372.
Perry, 2008, Perry’s Chemical Engineers’ Handbook 8th Edition, McGraw Hill,
New York.
Tim Dosen OTK 2021, ‘Fluid Flow’, UPN “Veteran” Jawa Timur, Surabaya.
Tim Dosen 2020, Modul Praktikum Operasi Teknik Kimia I Efflux Time, Fakultas
Teknik UPN “Veteran” Jawa Timur, Surabaya..
LAMPIRAN
1. Data Pengamatan
1) Jenis Fluida : Air dan Larutan Garam
2) Tangki
Jenis : Tangki 2
Diameter : 27 cm
3) Pipa Tangki
Diameter : 0,5 cm
Panjang : 40 cm
4) Data Densitas
Volume Piknometer : 10 ml
Berat Piknometer Kosong : 11,4325 gram
Berat Pikno. Isi Air : 21,6557 gram
Berat Pikno. Isi Larutan Garam : 22,9164 gram
5) Data Viskositas
µ air : 0.89 centipoise
t. air : 1,35 sekon
t. larutan garam : 1,78 sekon
2. Perhitungan
1) Densitas (Air dan Larutan Garam)
W piknometer isi−W piknometer kosong
ρ air =
volume piknometer
21, 6557 gram−11 , 4325 gram
=
10 ml
= 1,02232 gr/cm3
W piknometer isi−W piknometer kosong
ρ larutan garam =
volume piknometer
22,9614 gram−11 , 4325 gram
=
10 ml
= 1,15289 gr/cm3
2) Viskositas
𝜇 air = 0,89 centipoise = 0,0089 gr/cm s
t air = 1,35 s
t larutan garam = 1,78 s
ρlarutan garam. t larutan garam. μ air
𝜇 𝑙𝑎𝑟𝑢𝑡𝑎𝑛 𝑔𝑎𝑟𝑎m =
ρ air . t air
1,15289 x 1,78. 0,0089
=
1,02232. 1,3 5
= 0,0127 gr/cm s
cm3
27,5
= s
0,19625 cm2
= 140,1274 cm/s
7) Bilangan Reynold
ρ . Dp . v
NRe =
μ
1,02232× 0,5× 140,1274
=
0,0089
= 8048,04 (Aliran turbulen)
8) Nilai Friksi
4 . 0,0791
f=
NRe 0,25
4 . 0,0791
=
8084,040,25
= 0,0362
9) Ht Teori
Ht = Ho - (Waktu x Slope)
= 15 cm - (20 s x -0,1356 cm/s)
= 17,712 cm