Laporan Praktikum Sirkuit Fluida 5k

LAPORAN PRAKTIKUM UOP I
SIRKUIT FLUIDA
Kelompok 5K
Adinda Sofura Azhariyah
(1306370505)
I Gede Eka Perdana Putra
(1306370676)
Prita Tri Wulandari
(1300370455)
Rayhan Hafidz I.
(1306409362)
Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik
Universitas Indonesia
Depok, Desember 2015
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kami bisa
menyelesaikan Laporan Praktikum UOP I ini dengan baik dan tepat pada waktunya.
Ucapan terima kasih juga tidak lupa penulis panjatkan kepada orang tua, sahabat,
teman-teman, dan pihak-pihak lain yang telah membantu dalam penyelasaian makalah ini.
Tanpa bantuan mereka, tulisan ini tidak akan menjadi seperti sekarang.
Makalah ini penulis buat untuk pembaca agar pembaca dapat menerima informasi
yang ingin penulis sampaikan. Penulis ingin pembaca dapat belajar banyak dan memahami
berbagai hal tentang sirkuit fluida.
Walaupun tulisan ini jauh dari kata sempurna, namun penulis ingin pembaca tetap
setia dalam memahami dan menerima maksud dari penulis. Pepatah mengatakan bahwa
Tidak ada gading yang tak retak, begitupun makalah ini. Karena itu, kami sebagai penulis
berharap pembaca dapat memaklumi kesalahan yang kami buat.
Depok, Desember 2015
Tim Penulis
Daftar Isi
2 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida
Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia
KATA PENGANTAR ....
DAFTAR ISI ... 3

BAB I: PENDAHULUAN .. 5
1.1. Tujuan Percobaan ..
1.2. Latar Belakang ... 5

BAB II: TINJAUAN PUSTAKA ...
2.1. Aliran Fluida Dalam Pipa ..
2.2. Sifat-sifat Fluida
2.3. Jenis aliran pada pipa ... 8

2.4. Energi Fluida .. 8
2.5. Kehilangan Energi pada Friksi ..
2.6. Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold
2.7. Profil Kecepatan Pada Aliran dalam Pipa .. 10

2.8. Pengukuran Aliran Fluida ..
11
2.9. Venturi Flowmeter .. ...
11
2.10. Koefisien Venturi .
14
2.11. Laju Aliran Massa dan Laju Aliran Volumetrik pada Venturimeter ...
14
2.12. Pemulihan Tekanan Pada Venturimeter ..
15
2.13. Orifice Flowmeter 15

2.14. Pemulihan Tekanan Pada Orificemeter ...
19
2.15. Kehilangan Energi Pada Orificemeter .
19
BAB III: PROSEDUR DAN PENGOLAHAN DATA ..
22
3.1. Kalibrasi Sight Gage .. 23

3.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter
25
3.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ...
30
3.4. Aliran Laminer dan Turbulen
34
3.5. Friction Loss ......
37
3.6. Pipe Fitting ..... 41

BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ...
45
4.1. Kalibrasi Sight Gage ...... 45

4.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter ....
46
4.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ...
47
4.4. Aliran Laminer dan Turbulen ....
49
4.5. Friction Loss ......
49
4.6. Pipe Fitting . 50

BAB V: KESIMPULAN
52
Daftar Pustaka ..... 53
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Tujuan Percobaan

Tujuan percobaan sirkuit fluida ini adalah :
1
Mempelajari sifat-sifat aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa.
Memperoleh pengertian tentang perubahan tekanan yang terjadi pada aliran fluida.
Mempelajari karakteristik tekanan alat pengukur flow rate
1.2. Latar Belakang

Dalam percobaan ini, yang menjadi latar belakang adalah hal-hal yang berkaitan
dengan modul sirkuit fluida dalam Praktikum Proses dan Operasi Teknik 1, dimana yang
menjadi fokus pengamatan pada percobaan sirkuit fluida ini adalah pressure drop pada:
1
Orificemeter
Venturimeter
Berbagai macam fitting, seperti:
Elbow
Gate valve
Pipa-pipa dengan diameter 1 inch dan inch
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Aliran Fluida dalam Pipa

Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran yang digunakan
untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang dialirkan melalui pipa
bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan
atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran
saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat cair di
dalam pipa tidak penuh), aliran temasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai
permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan dalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair
disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer. Perbedaan mendasar antara aliran pada
saluran terbuka dan aliran pada pipa adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir
selalu) berupa udara pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa alirannya tidak penuh
sehingga masih ada rongga yang berisi udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama
dengan aliran pada saluran terbuka. Misalnya aliran air pada gorong-gorong. Pada kondisi
saluran penuh air, desainnya harus mengikuti kaidah aliran pada pipa, namun bila aliran air
pada gorong gorong didesain tidak penuh maka sifat alirannya adalah sama dengan aliran
pada saluran terbuka. Perbedaan yang lainnya adalah saluran terbuka mempunyai kedalaman
air (y), sedangkan pada pipa kedalam air tersebut ditransformasikan berupa (P/y). Oleh
karena itu konsep analisis aliran pada pipa harus dalam kondisi pipa terisi penuh dengan air.
Zat cair riil didefinisikan sebagi zat yang mempunyai kekentalan, berbeda dengan zat
air ideal yang tidak mempunyai kekentalan. Kekentalan disebabkan karena adanya sifat
kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya kekentalan zat cair maka terjadi perbedaan
kecepatan partikel dalam medan aliran. Partikel zat cair yang berdampingan dengan dinding
batas akan diam (kecepatan nol) sedang yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding
akan bergerak. Perubahan kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas.
Aliran zat cair riil disebut juga aliran viskos.
Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas).
Viskositas terjadi pada temperature tertentu. Tabel 1. memberikaan sifat air (viskositas
kinematik) pada tekanan atmosfer dan beberapa temperature. Kekentalan adalah sifat zat cair
yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini
akan mengubah sebagian energi aliran dalam bentuk energi lain seperti panas, suara, dan
sebagainya. Perubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi.
Tabel 1. Viskositas Kinetmatik air pada tekanan atmosfer dan beberapa temperatur.
Suhu (oC)
Viskositas Kinematik
(m2/dt)
Suhu (oC)
Viskositas Kinematik
(m2/dt)
0,0
1,795 x 10-6
50,0
0,556 x 10-6
5,0
1519 x 10-6
60,0
0,477 x 10-6
10,0
1,308 x 10-6
70,0
0,415 x 10-6
20,0
1,007 x 10-6
80,0
0,367 x 10-6
30,0
0,804 x 10-6
90,0
0,328 x 10-6
40,0
0,661 x 10-6
100,0
0,296 x 10-6
Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 macam. Apabila pengaruh kekentalan

(viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair bergerak secara teratur
menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran laminar terjadi apabila kekentalan
besar dan kecepatan aliran kecil. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau
bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran
turbulen partikel-partikel zat cair bergerak secara tidak teratur.
2
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
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.
=
. v . D . Q. D
=
(1)
A.
Energi Fluida
Pada fluida mengalir terdapat tiga bentuk energi :
1
Energi Potensial: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena ketinggiannya
relatif terhadap datum
Energi Kinetik: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena kecepatannya.
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.
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 :
2 PD
f eksperimen=
2)
L v 2
ket.:
: friction factor (Blasius-Darcy friction factor)
: panjang pipa
: diameter dalam pipa
: flow rate
gc
: faktor konversi
hL
: energi loss
Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold

HagenPoiseuille melalui eksperimennya mengenai aliran laminar pada pipa
menemukan hubungan sebagai berikut :
hL 32.
.LV
.g .D 2
(3)
Bila persamaan dapat disusun kembali
hL
32 2 L V 2
64 L V 2
64 L V 2
. .
. .
D. V D 2.g c D. .V D 2.g c N Re D 2.g c
(4)
Persamaan di atas menunjukkan hubungan linier antara f dan N Re 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.
Sementara itu, /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 1. Friction Flow Chart
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 2 Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Laminar
Semakin besar bilangan Reynold, momentum yang berpindah antar lapisan fluida
semakin besar. Kenaikan bilangan Reynold sampai melewati batas kritisnya akan
menyebabkan aliran 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 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.
8
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
meteran dengan tinggi-tekan variabel
meteran penampang aliran
meteran arus
meteran anjakan-positif
meteran magnetik
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.
9
Venturi Flowmeter
Contoh meteran venturi dapat dilihat pada gambar berikut.
(a)
(b)
Gambar 4. (a) dan (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
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.
Kecepatan aliran v dihitung dengan persamaan :
v=
Q
(5)
A
dimana:
v = kecepatan aliran(m/s)
A= luas penampang (m2)
1
A= D2 (6)
4
Persamaan kontinuitas untuk aliran yang melalui saluran berpenampang bundar
adalah:
D
Va b
Da
Ket.:
Vb 2 .Vb
(7)
Da = diameter pipa
Db = diameter leher meteran
Dengan mensubstitusi persamaan (6) dan (7) diperoleh :
Vb
b 4 a
2 g c p a pb
(8)
10 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:
Vb
Cv
b 4 a
2 g c p a pb
(9)
Dengan Cv = koefisien venturi.

C v=
Q 1 4
(10)
A 2 g 2 hv
Pengaruh faktor energi kinetik a, b telah diperhitungkan pula dalam perumusan

koefisien Cv. Koefisien Cv ditentukan melalui percobaan. Koefisien itu disebut koefisien
venturi, tanpa termasuk kecepatan datang. Pengaruh kecepatan datang (Va) diperhitungkan
1
dalam suku
Bila Db lebih kecil dari
Da
4
, 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 kirakira 0,99 untuk pipa-pipa yang lebih besar.
11 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 mensubstitusi persamaan 4 ke dalam persamaan
kontinuitas untuk aliran melalui suatu tabung arus berhingga dimana kecepatan dalam satu
penampang tidak sama, yaitu :
m Vb S b
C v .S b
1 4
2 g c ( p a pb )
(11)
Laju aliran volumetrik diperoleh dengan membagi laju aliran massa dengan densitas:
(12)
Dengan:
m = laju aliran massa

Sb = luas leher
q = laju aliran volumetrik
12 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 p a-pb, dan
hampir 90% dari diferensial itu dapat dipulihkan.
13 Orifice Flowmeter
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, jadi 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.
Gambar 5. Orificemeter
Gambar 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.
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.
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 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.
uo
Co
1
2 g c p a pb
(13)
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
N Re, o
Do .u o .
4m
.Do .
(14)
Ket.:
Do
: diameter orifice
NRe,o
: angka Reynold pada orifice
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
1 4
kontrakta. Terlebih lagi, jika <0,25 maka
dapat dianggap bernilai 1, sehingga
persamaan 13 menjadi:
2 g c p a pb
u o 0,61
(15)
Laju aliran massa dapat ditulis:
m u o S o 0,61.S o 2 g c ( p a pb )
(16)
Ket.:
So
: luas penampang orifice, dengan rumus:

2
So
Da S o
Da
Da 2 / 4 Do
Da
Da 2
4
(17)
Dengan mensubstitusikan persamaan diatas diperoleh:
4m
0,61Da
2 g c p a pb
(18)
Kecuali jika memang diperlukan ketelitian yang lebih tinggi, persamaan 12 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.
Untuk mengamat hubungan antara laju alir/flowrate pada orifice dengan pressure
drop dapat dilihat rumus:
Q=
C o So 2 P/
1 4
(19)
P= g h (20)
Pada rumus diatas terlihat bahwa laju alir (Q) berbanding lurus dengan akar pressure drop (
P ). Selain itu, pada persamaan selanjutnya dapat dilihat pula bahwa pressure drop
( P) berbanding lurus dengan
orrifice. Sehingga, untuk mencari hubungan antara
laju alir / flowrate dengan pressure drop pada orifice flowmeter, kita dapat melihat hubungan
antara Q dan
horrifice
Untuk mencari koefisien orifice dapat menggunakan rumus:

C o=
Q 1 4
(21)
A 2 g2 ho
2.14.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 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 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.
2.15.Kehilangan Energi pada Fitting
Kehilangan energi pada fitting dan kerangan-kerangan, secara umum dapat
digambarkan dengan persamaan :
hL k
V2
2gc
(22)
k f
Le
D
(23)
dengan Le = panjang ekivalen dari fitting.

Berikut adalah tabel tipe-tipe fitting dan panjang ekivalennya:
Tabel 2. Tipe-Tipe Fitting dan Panjang Ekivalennya
Type of fitting
Globe valve, wide open
Angle valve, wide open
Gate valve, wide open
Check valve (swing type)
Equivalent length L/D

340
145
113
135
90o standar elbow

45o standar elbow
90o long-radius elbow
Panjang ekivalen dari fitting merupakan panjang pipa
30
16
20
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.
Untuk menentukan panjang ekivalen Le, dapat dihitung dengan rumus:
hfitting D2 g
fv
(24)
f h fitting (25)
D2g
2
v=
Untuk mencari nilai panjang ekivalen (Le) dari elbow, digunakan rumus:
f =m (26)
D2g
D 2g
(27)
fm
BAB III
PROSEDUR DAN PENGOLAHAN DATA
Skema Alat Percobaan
Gambar 8. Skema alat percobaan sirkuit fluida
Alat
Alat-alat yang digunakan dalam percobaan ini adalah sebagai berikut:
1
Gelas ukur: merupakan alat yang digunakan untuk mengukur volume fluida (air) yang
keluar dari sirkuit.
Stopwatch: merupakan alat yang digunakan untuk mengukur waktu selama fluida
ditampung dalam gelas ukur.
Satu rangkaian peralatan sirkuit fluida, yang terdiri dari:

a
Tangki reservoir: merupakan alat yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan

fluida yang akan dialirkan ke dalam sirkuit. Tangki reservoir yang digunakan
dalam percobaan merupakan tangki yang dapat menampung fluida hingga 14
gallon, berdiameter 12, dan mempunyai lubang udara.

Pompa: merupakan alat yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida cair
sehingga fluida dapat mengalir dari tangki menuju ke saluran-saluran pipa pada
sirkuit. Pompa yang digunakan dalam percobaan merupakan tipe pompa
sentrifugal.
Control Switch: merupakan alat untuk mengontrol berjalan atau tidaknya pompa.
Pipa-pipa dan fitting: merupakan saluran tempat mengalirnya fluida dalam sirkuit.
Spesifikasi pipa yang digunakan dalam percobaan diberikan pada tabel di bawah
ini.
Valve dengan berbagai ukuran: merupakan alat yang berfungsi sebagai variabel
kontrol untuk mengatur besar keluaran laju alir fluida.

Venturi Flowmeter: merupakan alat pengukur laju alir yang terdiri dari bagian
kovergen dan divergen. Penjelasan lebih lengkap dapat dilihat pada bagian II.8.
Orifice Flowmeter: merupakan alat pengukur laju alir yang terdiri dari sebuah
tabung berbentuk pipa lurus yang di bagian tengahnya dipasang alat berbentuk
seperti koin yang berlubang di tengahnya. Penjelasan lebih lengkap dapat dilihat
pada bagian II.9.

Manometer : merupakan alat yang dipakai untuk mengukur perbedaan dua titik
maupun tekanan satu titik pada sirkuit. Fluida yang dipakai dalam manometer
sama dengan fluida yang ada dalam sirkuit. Manometer terdiri dari empat kolom
masing-masing dilengkapi dengan skala. Untuk mengukur perbedaan tekanan dua
titik digunakan dua kolom sehingga membentuk manometer U. Caranya adalah
dengan menutup sekrup bagian atas. Dengan empat kolom kita dapat membuat
dua buah manometer U.

Glass Flow: alat berbentuk tabung yang transparan dimana keluaran fluida dari
pipa sirkuit sebelum memasuki tangki akan melewati glass flow sehingga pola
aliran keluaran yang terbentuk dapat terlihat melalui glass flow.
3.1.
Kalibrasi Sight Gage
Tujuan:
Mengetahui apakah skala sight gage pada tangki sudah sesuai dengan ukuran standar
(volume gelas ukur).
Prosedur:
1
Memastikan tersedia cukup air pada tangki
Membuka valve 4 (v.4) dan 11 (v.11) serta menutup valve lainnya lalu menyalakan
pompa dan tunggu sampai aliran air yang keluar dari pipa telah stabil.
Menampung air yang keluar dengan menggunakan gelas ukur 2000ml dan mencatat
nilainya untuk penurunan volume tangki tertentu.
Mengulangi percobaan untuk nilai penurunan volume tangki yang nampak pada sight
gage dalam interval tertentu
Membuat kurva kalibrasi (volume ukur vs volume tangki) dan mengamati

kemungkinan terjadi penyimpangan pada sight gage.
Data Pengamatan
Tabel 3. Data pengamatan percobaan 1
Volume
Volume akhir
V pada
V pada gelas
awal (L)
(L)
tanki (L)
ukur (L)
Akumulasi
penurunan
volume (L)
Akumulasi volume
sesungguhnya (L)
44.0
43.0
1.0
1.1
1.0
1.1
42.0
41.0
1.0
1.1
2.0
2.2
40.0
39.0
1.0
1.04
3.0
3.24
38.0
37.0
1.0
1.1
4.0
4.34
36.0
35.0
1.0
1.06
5.0
5.4
34.0
33.0
1.0
1.0
6.0
6.4
32.0
31.0
1.0
1.05
7.0
7.45
31.0
30.0
1.0
1.05
8.0
8.5
29.0
28.0
1.0
1.02
9.0
9.52
27.0
26.0
1.0
1.08
10.0
10.6
Untuk mencari volume tangki dilakukan dengan menjumlahkan seluruh volume gelas
yang terukur dikurangi penjumlahan volume gelas ukur pada skala terukur dengan volume
gelas ukur pada skala sebelumnya. Secara matematis adalah sebagai berikut :
Volume tangki= Volume gelasukur (V 1 +V 2 +V n )
Pengolahan Data
Data pengamatan dapat diolah dan menghasilkan kurva kalibrasi sebagai berikut :
Gambar 9. Kurva kalbrasi.
Dari grafik di atas didapat persamaan garis dari kurva kalibrasi ialah y = 1.0507x +0.096.
Dengan nilai y merupakan volume tangki dan x merupakan volume yang terukur pada gelas
ukur.
3.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter.
Tujuan:
Mendapatkan kurva kalibrasi orifice flowmeter dan persamaannya (hubungan laju alir
dan pressure drop).
Mencari nilai koefisien karakteristik (discharge coefficient) rata-rata dari orifice flow
meter yang digunakan.
Prosedur:
1
Mengisi tangki dan manometer,
Membuka valve 4 (v.4) dan valve 11 (v.11) sementara menutup valve lainnya.
Menggunakan valve 4 (v.4) untuk mengatur air yang keluar melalui pipa ke orifice.
Menyambung manometer pada tap pressure 40 dan 41 untuk mengukur perbedaan

tekanannya.
Menjalankan pompa dan membuka valve 4 perlahan-lahan hingga aliran stabil
Mengukur aliran yang melalui orifice yang besarnya sama dengan jumlah air yang
keluar dari tangki dalam waktu 10 detik. Secara serentak praktikan mencatat
perbedaan headnya.
Mengulangi pengukuran untuk beberapa flowrate dengan mengubah bukaan valve 4

dan sebelumnya jangan lupa untuk mengisi tangki sebelumnya untuk setipa
percobaan.
Memplotkan perbedaan head 40-41 dengan flowrate.
Menghitung dan membuat grafik Cd (Coefficient of discharge) sebagai fungsi dari

laju alir.
Data Pengamatan
Tabel 4. Data pengamatan percobaan Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter
Bukaan Valve
h Orrifice (mm
1/10
2/10
3/10
4/10
5/10
6/10
7/10
8/10
9/10
10/10
H2O)
0.02
0.07
0.33
0.45
0.49
0.50
0.51
0.52
0.55
0.61
Pengolahan Data
Data-data yang perlu diketahui untuk pengolahan data adalah:
Diameter dalam pipa (Da)
= 2,55 cm (2,55 x 10-2 m)
Diameter kerongkongan orifice (Db)
= 1,58 cm (1,58 x 10-2 m)
Panjang pipa (L)
= 1,52 m
Massa jenis air ()
= 1 kg/l (1000 kg/m3)
Percepatan gravitasi (g)
= 9,8 m/s2
Waktu (t)
Sirkuit berbahan cast iron, = 0,01.
= 30 s
Sumber: table 6.2, Fluid Mechanics for Chemical Engineers, McGrawHill.
0,01
=
=0,4 m1
2
D a 2,55 x 10 m
A (luas):
1
2
4 2
A= Db =1,96 x 10 m
4
Harga :
Db 1 , 58 x 102m
=
=0,619
Da 2 , 55 x 102m
1 4=
0,924
Mencari Hubungan antara Laju Alir dengan Pressure Drop pada Orifice
Laju alir (Q) memiliki hubunga yang berbanding lurus dengan akar pressure drop (
P ), sesuai dengan persamaan (19).

( P)
Selain itu, untuk pressure drop
berbanding lurus dengan
orifice,
sebagaimana dalam persamaan (20).

Sehingga, untuk mencari hubungan antara laju alir / flowrate dengan pressure drop
pada orifice flowmeter, kita dapat melihat hubungan antara Q dan
horrifice
Tabel 5. Pengolahan data percobaan hubungan Q dengan

h orifice
h orifice
horrifice
Q (m3/s)
(m1/2)
(m H2O)
0.02
0.004472136
0.0000137
0.07
0.0083666
0.0000102
0.33
0.018165902
0.0000732
0.45
0.021213203
0.0001363
0.49
0.022135944
0.0001223
0.5
0.02236068
0.0001363
0.51
0.02258318
0.0001433
0.52
0.022803509
0.0001363
0.55
0.023452079
0.0001503
0.61
0.024698178
0.0001363
0
0
0
f(x) = 0x - 0
R = 0.93
0
Q (m3/s)
0
Q vs akar h
Linear (Q vs akar h)
0
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
(m)
Gambar 10. Grafik hubungan antara Q dengan
horrifice
Mencari Hubungan Antara Laju Alir dengan Koefisien Orifice

Hubungan antara laju alir dengan koefisien orifice dapat dicari dengan persamaan
(21). Tabel pengolahan data yang diperoleh adalah sebagai berikut:

Tabel 5. Pengolahan data untuk mencari Co
h orifice
h orifice
Bukaan Valve
(m H2O)
Q (m3/s)
Co
0.0000137
0.03295737
1/2
(m )
1/10
0.02
0.004472136
2/10
0.07
0.0083666
0.0000102 0.013115201
3/10
0.33
0.018165902
0.0000732 0.043356681
4/10
0.45
0.021213203
0.0001363 0.069084182
5/10
0.49
0.022135944
0.0001223
0.05939914
6/10
0.5
0.02236068
0.0001363
0.06553901
7/10
0.51
0.02258318
0.0001433 0.068228533
8/10
0.52
0.022803509
0.0001363 0.064266286
9/10
0.55
0.023452079
0.0001503 0.068912339
10/10
0.61
0.024698178
0.0001363 0.059336231
0.08
0.07
f(x) = 336.45x + 0.02

R = 0.93
0.06
0.05
Co
0.04
Q vs Co
0.03
Linear (Q vs Co)
0.02
0.01
0
0
Q (m3/s)
Gambar 11. Grafik hubungan Q dengan Co
3.3. Karakteristik Venturi Flowmeter.

Tujuan Percobaan
Mencari nilai koefisien karakteristik (discharge coefficient) rata-rata dari venture flow meter
yang digunakan
Prosedur Percobaan
1. Membuka valve 1 (v.1), valve 2 (v.2), valve 3 (v.3), valve 8 (v.8), valve 6 (v.6) dan
valve 7 (v.7) serta menutup valve lainnya. Menggunakan valve 3 (v.6) untuk
mengatur aliran air yang keluar ke venturi.
2. Memasang dua manometer digital pada venturi dan orifice (tap-pressure 38-39)
untuk mengukur perbedaan tekanan.
3. Menyalakan pompa dan membuka valve 3 (v.3) maksimal, kemudian menunggu
sampai aliran stabil.
4. Mencatat perbedaan ketinggian yang nampak pada manometer, baik perbedaan
ketinggian venturi maupun orifice.
5. Mengulangi pengukuran untuk beberapa flowrate (6 data) dengan mengubah bukaan
valve 6 (v.6).
6. Menentukan laju aliran Q dengan menggunakan kurva kalibrasi Q vs h orifice.
7. Memplot laju aliran Q vs h venturi (yang sebanding dengan h orifice).
8. Menghitung koefisien venturi Cv dari plot tersebut.
Data Pengamatan
Dari percobaan ini, nilai h didapatkan sesuai dengan bukaan yang dilakukan. Bukaan
keran yang dilakukan sebanyak 10 kali dari minimum sampai dengan maksimum.
Tabel 6. Hasil Pengamatan Percobaan Venturi Flowmeter

horifice (m)
0.04
hventure (m)
0.03
0.09
0.07788
0.14
0.12948
0.18
0.15
0.2
0.1914
0.21
0.21
0.22
0.21204
0.23
0.22236
0.24
0.23
0.24
0.24
Pengolahan Data
Laju alir Q(m/s) diperoleh dengan cara memasukkan
horifice ( m)
ke dalam
persamaan garis pada grafik di gambar 12.

Selanjutnya, perhitungan percobaan ini dilakukan dengan cara yang sama dengan
penghitungan pada orifice flowmeter. Hasil perhitungan terdapat pada tabel berikut:
Tabel 7. Pengolahan Data Percobaan Venturi Flowmeter

h venturi (
h venturi
h venturi (cm
h venturi
Q (m3/s)
( m)
( cm)
0.03
0.17
3.00
1.73
0.000008
8.000
0.07788
0.28
7.79
2.79
0.000032
32.000
0.12948
0.36
12.95
3.60
0.0000498
49.800
0.15
0.39
15.00
3.87
0.0000618
61.823
0.1914
0.44
19.14
4.37
0.0000673
67.331
0.21
0.46
21.00
4.58
0.0000699
69.982
0.21204
0.46
21.20
4.60
0.0000726
72.570
0.22236
0.47
22.24
4.72
0.0000751
75.100
0.23
0.48
23.00
4.80
0.0000776
77.576
0.24
0.49
24.00
4.90
0.0000776
77.576
m)
(cm3/s)
Q vs
0.00009000
0.00008000
0.00007000
0.00006000
f(x) = 0x - 0
R = 0.99
0.00005000
Q
(m3/s)
0.00004000
0.00003000
0.00002000
0.00001000
0.00000000
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
(m)
Gambar 12. Grafik hubungan
h venturi
dengan laju alir.
Selanjutnya kita dapat mencari nilai C venturi dengan persamaan (10):

Tabel 8. Pengolahan Data Percobaan Venturi Flowmeter untuk Mencari Cv
h venturi ( m)
Q (m3/s)
Cv
0.17
8 x 10-06
0.00607
0.28
3.2 x 10-05
0.01506
0.36
4.98 x 10-05
0.01818
0.39
6.18 x 10-05
0.02097
0.44
6.73 x 10-05
0.02022
0.46
6.99 x 10-05
0.02006
0.46
7.26 x 10-05
0.02070
0.47
7.51 x 10-05
0.02092
0.48
7.76 x 10-05
0.02125
0.49
7.76 x 10-05
0.02080
Cv vs Q
0.02500
0.02000
f(x) = 196.19x + 0.01

R = 0.91
0.01500
Cv
0.01000
0.00500
0.00000
0.000000000.000020000.000040000.000060000.000080000.00010000
Q (m3/s)
Gambar 13. Grafik hubungan laju alir dengan karakteristik venturi.
3.4.
Aliran Laminer dan Turbulen
Tujuan Percobaan
Mengetahui pola dan karakteristik aliran laminer, transisi dan turbulen serta mengetahui nilai
laju alir terjadinya pola aliran tersebut.
Prosedur Percobaan
1. Memastikan Visual Flow Box bersih, sehingga dapat dilakukan pemgamatan bentuk
aliran didalamnya.
2. Menggunakan orifice sebagai flowmeter.
3. Membuka valve 1 (v.1), valve 2 (v.2), valve 3 (v.3), valve 8 (v.8) dan valve 6 (v.6)
serta menutup valve lainnya.
4. Menvariasikan bukaan valve 6 (v.6) berdasarkan h venturi yang telah ditentukan
sebelumnya dari perhitungan bilangan Reynold, kemudian mengamati dan mencatat
pola aliran yang terjadi
Data Pengamatan
Tabel 9. Pengamatan Percobaan Aliran dan Turbulen
horifice (m)
Tipe
Keterangan Gambar
Aliran
0.04
Transisi
0.09
Transisi
0.14
Transisi
0.18
Turbulen
0.2
Turbulen
0.21
Turbulen
0.22
Turbulen
0.23
Turbulen
0.24
Turbulen
0.24
Turbulen
Pengolahan Data
Dalam percobaan ini, digunakan persamaan (1) untuk mencari nilai Re dengan besar
jari-jari visual box adalah 2.9 cm atau 0.029 m. Nilai Q diperoleh dengan mensubstitusikan
nilai h orifice yang diperoleh dalam percobaan ke persamaan garis pada grafik di gambar
12 didapatkan tabel nilai Re untuk variasi laju alir sebagai berikut:
Tabel 10. Tabel Hasil Perhitungan Reynold
horifice
0.04
8 x 10-06
351.42
Tipe Aliran
Transisi
3.5.
0.09
3.2 x 10-05
1405.67
Transisi
0.14
4.98 x 10-05
2187.56
Transisi
0.18
6.18 x 10-05
2715.72
Turbulen
0.2
6.73 x 10-05
2957.67
Turbulen
0.21
6.99 x 10-05
3074.10
Turbulen
0.22
7.26 x 10-05
3187.79
Turbulen
0.23
7.51 x 10-05
3298.92
Turbulen
0.24
7.76 x 10-05
3407.67
Turbulen
0.24
7.76 x 10-05
3407.67
Turbulen
Friction Loss
Tujuan Percobaan
a. Membandingkan besarnya kehilangan energi karena friksi antara data eksperimental
dan teoritis pada aliran dalam pipa, serta menganalisis faktor-faktor yang
berpengaruh terhadap besarnya friksi.
b. Membandingkan dan menganalisis friction loss pada pipa untuk aliran laminar dan
turbulen
Prosedur Percobaan
1. Menghubungkan dua selang manometer pada pipa 1 dan dua lainnya pada
orifice.
2. Memvariasikan laju alir dengan mengatur bukaan upstream valve sehingga
diperoleh data perbedaan ketinggian di manometer baik dari pipa maupun dari
orifice.
3. Mengulang percobaan yang sama dengan kedua langkah di atas namun, pada pipa
.
Data Pengamatan dan Pengolahan Data

Dari hasil percobaan, diperoleh data sebagai berikut:
Tabel 11. Data Pengamatan Percobaan Friction Loss

Bukaa
n
0.2
0.4
H orifice (m
H2O)
0.04
0.18
H pipa (m
H2O)
0.03
0.15
0.6
0.21
0.21
0.8
0.24
0.23
0.24
0.24
Q
0.00006
0.00017213
2
0.00018912
9
0.00020494
9
0.00020494
9
Pengolahan data yang dilakukan ialah sebagai berikut :

1. Mencari pressure loss dengan menggunakan hpipa sebagai head loss dengan
persamaan (20).
2. Mencari nilai kecepatan aliran dengan persamaan (5) dan (6)
3. Menghitung nilai bilangan reynold (Re) aliran dengan persamaan (1)
4. Mencari nilai friction factor eksperimen dengan menggunakan Darcy-Weisbach
equation pada persamaan (2)
5. Mencari nilai friction factor teoritis dengan menggunakan Moody Diagram (de
Nevers, page191)
[(
10 6
f teoritis=0,001375 1+ 2000 +
D
)]
1
3
Dimana , factor kekasaran pipa teoritis = 0,00046.

6. Menghitung Friction loss pada pipa dengan modifikasi persamaan 20 menjadi:
P= . g . h pipa
F=
. g . h pipa
F=g . h pipa
Data lain yang diperlukan :

D pipa = 0.01905 m
air = 1000 kg/m3
viskositas air () = 0,001 Pa.s
gravitasi (g) = 9,8 m/s2
L = 1.52 m
Tabel 12. Pengolahan Data Percobaan Friction Loss
Ho (m
H2O)
0.04
Re
0.00006
0.211
4012.237
294
0.18
0.21
0.000172
0.000189
0.604
0.664
0.24
0.000205
0.24
0.000205
f eksperimen
f teoritis
0.166129
0.040763570
11510.58 1470
12647.16 2058
0.100924023
0.117039034
0.030225433
0.029502267
0.719
13705.07 2254
0.109159876
0.028907963
0.719
13705.07 2352
0.113905958
0.028907963
0.29
4
1.47
2.05
8
2.25
4
2.35
2
0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
f eksperimen 0.08
0.06
0.04
0.02
0
2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Re
Gambar 14. Grafik Hubungan antara faktor friksi eksperimen dengan bilangan Reynold
0.045000000
0.040000000
0.035000000
0.030000000
0.025000000
f teori 0.020000000
0.015000000
0.010000000
0.005000000
0.000000000
2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Re
Gambar 15. Hubungan antara faktor friksi teori dengan bilangan Reynold
0.2
0.15
0.1
f eksperimen vs Re
f teori vs Re
0.05
0
2000 4000 6000 8000 10000120001400016000
Re
Gambar 16. Hubungan antara faktor friksi eksperimen dan teori dengan bilangan Reynold
3.6.
Pipe Fitting
Tujuan Percobaan
Untuk menentukkan panjang ekivalen elbow

Prosedur Percobaan
Memindahkan selang dari tap-pressure pada fitting di pipa yang akan dihitung
panjang ekivalennya, sementara sepasang selang yang lain tetap berada di tappressure venturi karena venturi akan digunakan sebagai flowmeter.
2
3
Membuka valve 10, 11, 12, 15, 16, 19, 52, dan 44. Sementara yang lain ditutup.
Mencatat beda tekanan (beda ketinggian kolom manometer) untuk fitting elbow
dan orifice.
4. Mengulangi pengukuran untuk beberapa flowrate dengan memvariasikan bukaan

valve 52 sehingga diperoleh nilai perubahan h yang sama.
5. Menghitung panjang ekivalen.
Data Pengamatan
Jenis fitting yang ingin dihitung panjang ekivalennya pada percobaan ini adalah elbow
90o. Data yang diperoleh adalah:
Tabel 13. Hasil Percobaan Pipe Fitting pada Elbow
Pengolahan Data
Untuk
terlebih
dahulu
menghitung
dilakukan
friksi.
1
Laju
horifice
alir
(Q)
dengan
kalibrasi orifice.
Kecepatan
aliran
h orifice
h elbow
(m H2O)
(m H2O)
0.04
0.09
0.14
0.18
0.2
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
0.02
0.07
0.12
0.16
0.18
0.19
0.2
0.21
0.22
0.23
panjang
ekivalen
elbow,
perhitungan laju aliran air dan

dihitung
berdasarkan
menggunakan
data
persamaan
(v) dihitung dengan persamaan
(5) dan (6).

di mana A (m2) merupakan luas penampang pipa yang berdiameter 0,029 m dan Q
3
(m3/s) adalah laju alir.

Bilangan Reynold (Re) dihtung dengan persamaan (1)
di mana D merupakan diameter pipa bagian dalam (m), v merupakan kecepatan
aliran fluida (m/s), merupakan masa jenis fluida ( =1000 kg/m 3 ) dan adalah
viskositas fluida ( = 0,001 Pa.s pada 30oC)
Menghitung friksi dengan persamaan (2)

di mana L merupakan panjang pipa yaitu 2 m.
Panjang ekuivalen Le dihitung dengan modifikasi persamaan (2):
2. g . hfitting D
f . v2
f hfitting
2 Dg
v 2=
Tabel 14. Data Hasil Perhitungan Percobaan Fitting Elbow

helbow
horifice
v2
Re
0.02
0.07
0.12
0.16
0.18
0.19
0.20
0.21
0.22
0.23
0.04
0.09
0.14
0.18
0.20
0.21
0.22
0.23
0.24
0.25
4.00
8.00
10.97
12.97
13.89
14.33
14.76
15.18
15.60
16.00
0.06
0.12
0.17
0.20
0.21
0,22
0.22
0.23
0.24
0.24
0.00
0.01
0.03
0.04
0.04
0.05
0.05
0.05
0.06
0.06
1.55
1.36
1.24
1.18
1.16
1.15
1.14
1.13
1.12
1.11
1755
3511
4813
5692
6095
6289
6478
6664
6845
7022
Dari data tabel di atas didapatkan grafik berikut:

0.07
0.06
f(x) = 0.26x - 0
R = 1
0.05
0.04
v2 0.03
0.02
0.01
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
helbow
Gambar 17. Grafik v2 vs h elbow
Persamaan yang dihasilkan dari grafik adalah y = 0.2649x + 0.0031. Slop persamaan
(m) tersebut digunakan untuk menentukan panjang ekivalen elbow sesuai dengan persamaan
(26) dan (27).
Maka dapat dibuat nilai hubungan dari Le dan Re dalam bentuk tabel sebagai berikut:
Tabel 13. Tabel Re dan Le

f
Re
Le
1.55
1.36
1.24
1.18
1.16
1.15
1.14
1.13
1.12
1.11
1755
3511
4813
5692
6095
6289
6478
6664
6845
7022
1.38
1.58
1.73
1.82
1.85
1.87
1.88
1.90
1.91
1.92
Gambar
Grafik
Le vs Bilangan
Gambar
18. 19.
Grafik
Le vs Bilangan
Reynold Reynold
2.5
2
1.5
Le
1
0.5
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Re
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Kalibrasi Sight Gage

Pada percobaan pertama diperoleh data hasil pengamatan berupa skala pada sight
gage dan volume air keluar yang ditampung pada gelas ukur. Dari data pengamatan terlihat
volume keluaran gelas ukur pada sepuluh pengujian memiliki angka yang tidak jauh berbeda
pada interval skala yang digunakan. Dari jumlah volume total gelas ukur dapat diketahui
volume dalam tangki yang sesungguhnya dengan menggunakan persamaan:
Volume tangki= Volume gelasukur (V 1 +V 2 +V n )
Dari perhitungan yang dilakukan terlihat bahwa terdapat perbedaan yang kecil antara
hasil pembacaan skala sight gage dengan volume tangki sesungguhnya. Hal ini menunjukkan
bahwa percobaan yang dilakukan sudah sesuai. Sebab idealnya, skala sight gage pada tangki
sama dengan volume ukuran standar.
Gambar 19. Gambar kurva kalbrasi
Berdasarkan kurva kalibrasi terlihat hubungan skala dengan volume tangki yang
linear dengan R2 = 0.9999. Dapat di simpulkan bahwa nilai volume yang tertera pada sight
gage relatif sama dengan skala yang terbaca. Bila diperhatikan garis pada grafik terus
mengalami peningkatan. Artinya, semakin besar volume tangki, semakin volume yang tertera
pada sight gage semakin besar atau dapat dikatakan berbanding lurus.
4.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter

Terlihat dari data bahwa semakin besarnya 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.
Hal ini terjadi karena adanya tumbukan antara aliran air dengan orifice di bagian hulu.
Semakin besar laju alir, tumbukan semakin keras dan gesekan dengan orifice semakin besar.
Energi yang berasal dari energi kinetik dan energi tekanan dari aliran sebagian berubah
bentuk menjadi energi kalor sehingga mengurangi energi gerak dari aliran di dalam sirkuit.
Dalam pengolahan data dari nilai h dihitung nilai Co. Co menunjukkan kinerja orifice yang
digunakan. Kinerja ideal atau maksimum adalah ketika Co = 1. Nilai Co yang lebih rendah
dari 1 ini disebabkan oleh adanya pressure drop dan energi loss.
0
0
0
f(x) = 0x - 0
R = 0.93
0
Q (m3/s)
0
Q vs akar h
Linear (Q vs akar h)
0
0
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
(m)
Gambar 20. Grafik hubungan antara Q dengan
Berdasarkan grafik hubungan
horrifice
horrifice
dengan laju alir (Q) terlihat hubungan
yang hampir linear dengan R2 = 0.92757. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar
perbedaan head pada orrifice yang terbaca di manometer maka menandakan laju alir yang
melewati orrifice semakin besar.
0.08
0.07
f(x) = 336.45x + 0.02

R = 0.93
0.06
0.05
Co
0.04
Q vs Co
0.03
Linear (Q vs Co)
0.02
0.01
0
0
Q (m3/s)
Gambar 21. Grafik Q vs Co
Berdasarkan grafik hubungan laju alir (Q) dengan koefisien orrifice juga menujukkan
hubungan yang dibuktikan dengan nilai R2 = 0.9291. Ini menunjukkan bahwa besarnya laju
alir air pada orrifice dipengaruhi oleh besarnya koefisien orrifice. Sehingga hubungan laju
alir (Q) dan koefisien orrifice (Co) adalah berbanding lurus.
4.3. Karakteristik Venturi Flowmeter
Q vs
0.00009000
0.00008000
0.00007000
0.00006000
f(x) = 0x - 0
R = 0.99
0.00005000
Q
(m3/s)
0.00004000
0.00003000
0.00002000
0.00001000
0.00000000
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
(m)
Gambar 22. Grafik hubungan
h venturi
dengan laju alir.
Berdasarkan data yang didapat melalui percobaan, dapat diketahui semakin besar laju
alir, maka
semakin besar pula h . Hal ini juga ditunjukkan pada gambar 22, yaitu
didapatkan persamaan
y=2 1043 105
dengan grafik berbanding lurus antara nilai
h dengan laju alir dengan gradient positif. Hasil ini sesuai dengan persamaan Cv, yaitu pada
persamaan 10, dimana laju alir fluida berbanding lurus dengan akar h .
Cv vs Q
0.02500
0.02000
f(x) = 196.19x + 0.01

R = 0.91
0.01500
Cv
Linear ()
0.01000
0.00500
0.00000
0.00000000
0.00005000
0.00010000
Q (m3/s)
Gambar 23. Grafik hubungan laju alir dengan karakteristik venturi.
Kemudian, nilai karakteristik venturi flowmeter (Cv) dapat dihitung menggunakan

persamaan pada persamaan (10) Lalu nilai Cv yang didapat diplot terhadap nilai Q ke dalam
grafik dan didapatkan persamaan
y=196.19 x0.0068
dengan grafik berbanding lurus
antara nilai Q dengan Cv. Terlihat jika semakin besar Q, maka Cv didapat akan semakin
besar. Hal ini menunjukkan bahwa semakin kecil massa fluida yang hilang akibat friksi yang
terjadi. Hasil ini juga sesua dengan persamaan pada persamaan 10, dimana nilai Cv
berbanding lurus dengan Q.
Jika dibandingkan nilai karakteristik orifice dengan venture, nilai C pada orifice lebih
kecil daripada C pada venturi. Hal ini dikarenakan, pada venturi memiliki bentuk streamline,
sehingga gesekan fluida pada permukaan pipa sangat kecil. Hal ini menyebabkan gradien
tekanan pada venturi menjadi meningkat namun dengan pressure drop yang kecilantara
tekanan upstream dan tekanan down stream akibat gesekan antar fluida. Pressure drop venturi
yang lebih kecil dibanding dengan pressure drop orifice pada laju alir yang sama akan
menyebabkan venture memiliki C yang lebih kecil dari orifice flowmeter.
4.4. Aliran Laminer dan Turbulen
Berdasarkan data yang didapat pada percobaan, pada tiga data pertama aliran yang
terbentuk pada visual flow box menunjukkan aliran transisi. Bisa dilihat dengan adanya aliran
yang bercampur, ada yang tenang namun juga terdapat sedikit pusaran air. Aliran transisi
merupakan aliran peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen sehingga memiliki sifat
aliran laminer serta sifat aliran turbulen. Pada keempat data terakhir aliran yang tampak
merupakan aliran turbulen. Bisa dilihat dengan adanya aliran yang terdapat pusaran air.
Namun pola aliran yang didapat, tidak sesuai dengan nilai bilangan Reynold (Re)
yang didapat. Pada teorinya bilangan Re dibawah 2100 akan berpola aliran laminar, namun
pada prakteknya terbentuk aliran transisi yang bisa dilihat pada data 1 dan 2. Lalu, apabila
bilangan Reynold 2100 hingga 4200 akan terbentuk aliran transien. Namun pada prakteknya
terbentuk pola aliran turbulen yang bisa dilihat dari data keempat sampai terakhir. Jika dilihat
dari tabel hasil pengamatan yang menunjukkan hubungan antara laju alir dengan Bilangan
Reynold dan jenis aliran, semakin besar laju alir yang digunakan, maka akan semakin besar
Bilangan Reynold yang dihasilkan, sehingga jenis aliran akan semakin mengarah menjadi
aliran turbulen.
4.5. Friction Losses

0.2
0.15
f
0.1
f eksperimen vs Re
f teori vs Re
0.05
0
2000 4000 6000 8000 10000120001400016000
Re
Gambar 24. Hubungan antara faktor friksi eksperimen dan teori dengan bilangan Reynold
Pada grafik hubungan antara faktor friksi eksperimen dan teori dengan bilangan
Reynold, dapat dikatakan bahwa faktor friksi yang didapatkan pada percobaan hasilnya lebih
besar dibandingkan dengan teoritisnya. Selain oleh bilangan Reynold, faktor friksi juga
dipengaruhi oleh besar kekasaran relatif pipa (/D). Nilai bergantung pada jenis pipa dan
diasumsikan kedua pipa memiliki jenis yang sama, sehingga 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.
Pada pembukaan valve 0.2 ke 0.4 terlihat adanya ketidakstabilan faktor friksi pada
daerah Re 4000-11000. Hal ini disebabkan karena pada bilangan Reynold tersebut, terjadi
aliran sehingga faktor friksinya menjadi tidak stabil. Semakin besar bilangan Reynold,
momentum yang berpindah antar lapisan fluida semakin besar. Kenaikan bilangan Reynold
sampai melewati batas kritisnya akan menyebabkan aliran menjadi turbulen dan terjadi dua
regional aliran, yaitu daerah laminer dekat dinding pipa dan daerah turbulen mulai dari batas
daerah aliran laminer sampai sumbu pipa.
4.6. Pipe Fitting

2.5
2
1.5
Le
1
0.5
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Re
Gambar 25. Grafik Le vs Bilangan Reynold
Dari percobaan ini, didapatkan panjang ekivalen elbow nilainya antara 1,38 1,92
untuk aliran dengan bilangan Reynold antara 1755 7022. Kurva di atas menunjukkan
pertambahan panjang ekivalen fitting dengan bertambah besarnya bilangan Reynold aliran.
Namun besar pertambahan panjang tidak signifikan. Berdasarkan literatur yang praktikan
dapatkan, panjang ekivalen elbow 90o adalah 30, nilai tersebut sangat jauh dari hasil yang
didapatkan dari percobaan ini. Perbedaan tersebut disebabkan oleh kesalahan-kesalahan

dalam percobaan.
BAB V
KESIMPULAN
Pada kalibrasi volume sight gage didapatkan persamaan y = 1.0507x + 0.096. Sumbu
y menunjukkan volume air yang keluar sesungguhnya dan sumbu x menunjukkan
volume sight gage (L).

Pada orifice, terlihat bahwa antara laju alir dengan pressure drop memiliki hubungan
yang berbanding lurus. Jika laju alir diperbesar, akan didapatkan nilai pressure drop
orifice yang semakin besar.
Pada kurva kalibrasi yang menunjukkan Q sebagai sumbu y dan
h sebagai sumbu
x terdapat persamaan kalibrasi. Gradient persamaan kalibrasi tersebut akan digunakan
dalam perhitungan lebih lanjut untuk mencari koefisien karakteristrik.

Pada orifice, terlihat bahwa antara laju alir dengan koefisien orifice memiliki
hubungan yang berbanding lurus. Jika laju alir diperbesar, akan didapatkan nilai
koefisien orifice yang semakin besar.

Semakin besar laju alir, maka semakin besar pula hventure
Semakin besar laju alir fluida, maka Cv yang didapatkan akan semakin besar. Hal ini
menunjukkan bahwa semakin kecil massa fluida yang hilang akibat friksi yang terjadi.
Nilai karakteristik venturi lebih besar dibandingkan dengan orifice dikarenakan
gesekan fluida yang terjadi pada venturi lebih kecil.

Semakin besar laju alir, maka bilangan Reynold akan semakin besar, sehingga pola
aliran akan semakin menjadi turbulen.

Nilai faktor friksi berbanding terbalik dengan bilangan Reynold.
Nilai faktor friksi eksperimen lebih tinggi dibandingkan dengan nilai teoritis.
Panjang ekivalen elbow yang didapat dari percobaan ini adalah 1,38 1,92, nilai
tersebut jauh dari nilai pada literatur. Hal ini menunjukkan bahwa terdapat kesalahan
dalam percobaan menghitung panjang ekivalen fitting.
Daftar Pustaka
Buku Panduan Praktikum Operasi Teknik I. Departemen Teknik Gas dan Petrokimia,
Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Depok.1998.
De Nevers, Noel. 1991. Fluids Mechanics for Chemical Engineering. New York: The
McGraw-Hill Companies, Inc.
McCabe, W.L, dan Harriot, P.. 1996. Unit Operational Of Chemical Engginering, 5th
edition. New York: The McGraw-Hill Companies, Inc.
Geankoplis, J. C.. 1983. Transport Process and Unit Operation, 2nd edition. Massachusset:
Allynand Bacon, Inc.

Laporan Praktikum Sirkuit Fluida 5k

Diunggah oleh

Hak Cipta:

Format Tersedia

Laporan Praktikum Sirkuit Fluida 5k

Diunggah oleh

Informasi Dokumen

Deskripsi Asli:

Hak Cipta

Format Tersedia

Bagikan dokumen Ini

Bagikan atau Tanam Dokumen

Opsi Berbagi

Apakah menurut Anda dokumen ini bermanfaat?

Apakah konten ini tidak pantas?

Hak Cipta:

Format Tersedia

Laporan Praktikum Sirkuit Fluida 5k

Diunggah oleh

Hak Cipta:

Format Tersedia

LAPORAN PRAKTIKUM UOP I

I Gede Eka Perdana Putra

Prita Tri Wulandari

Departemen Teknik Kimia

Depok, Desember 2015

2 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR ....

DAFTAR ISI ... 3

1.2. Latar Belakang ... 5

2.1. Aliran Fluida Dalam Pipa ..

2.2. Sifat-sifat Fluida

2.3. Jenis aliran pada pipa ... 8

2.6. Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold

2.7. Profil Kecepatan Pada Aliran dalam Pipa .. 10

2.9. Venturi Flowmeter .. ...

2.10. Koefisien Venturi .

2.12. Pemulihan Tekanan Pada Venturimeter ..

2.13. Orifice Flowmeter 15

2.15. Kehilangan Energi Pada Orificemeter .

BAB III: PROSEDUR DAN PENGOLAHAN DATA ..

3.1. Kalibrasi Sight Gage .. 23

3.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ...

3.4. Aliran Laminer dan Turbulen

3.5. Friction Loss ......

3.6. Pipe Fitting ..... 41

4.1. Kalibrasi Sight Gage ...... 45

4.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ...

3 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

4.4. Aliran Laminer dan Turbulen ....

4.5. Friction Loss ......

4.6. Pipe Fitting . 50

Daftar Pustaka ..... 53

4 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

1.1. Tujuan Percobaan

Mempelajari sifat-sifat aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa.

Mempelajari karakteristik tekanan alat pengukur flow rate

1.2. Latar Belakang

Berbagai macam fitting, seperti:

Pipa-pipa dengan diameter 1 inch dan inch

5 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Aliran Fluida dalam Pipa

6 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 macam. Apabila pengaruh kekentalan

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Jenis aliran pada pipa

Kehilangan Energi karena Friksi

: friction factor (Blasius-Darcy friction factor)

8 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

: diameter dalam pipa

Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold

menemukan hubungan sebagai berikut :

Bila persamaan dapat disusun kembali

9 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida