Laporan Aliran Fluida
-
Upload
sidna-kosim-amrulah -
Category
Documents
-
view
653 -
download
66
description
Transcript of Laporan Aliran Fluida
LAPORAN PRAKTIKUM LABORATORIUM TEKNIK KIMIA 2PLATE HEAT EXCHANGEDosen Pembimbing : Rispiandi, ST. MT
Kelompok / Kelas: 3 / 2BNama: 1. Dela Rianda Putri LNIM. 1314110332. Rifaldi HadiyansyahNIM. 1314110463. Sidna Kosim ANIM. 131411052
Tanggal Praktikum: 25 Maret 2015Tanggal Pengmpulan Laporan: 1 April 2015
PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIAJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNGTAHUN 2015
BAB IPENDAHULUAN
1.1 Latar BelakangFluida adalah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida itu akan terbentuk lapisan, dimana lapisan yang satu meluncur di atas yang lain, sehingga mencapai suatu bentuk baru.
1.2 Tujuan1. Dapat menghitung harga koefisien orificemeter, venturimeter, elbowmeter dan membandingkannya dengan literatur.2. Dapat membuat kurva antara koefisien venturimeter, koefisien orificemeter, koefisien elbowmeter, dan fanning friction factor terhadap bilangan Reynold.3. Membuktikan apakah presure drop harganya tetap untuk laju aliran fluida yang berbeda.4. Dapat menghitung fanning friction factor pada pipa lurus.
BAB IILANDASAN TEORI
Fluida terdiri dari 2 jenis yaitu fluida cair dan fluida gas, masing masing fluida ini memiliki sifat dan karakter tersendiri. Ciri-ciri fluida cair, diantaranya: Tidak kompresibel, yaitu volume fluida akan tetap walaupun dikenai tekanan tertentu. Mengisi volume tertentu. Mempunyai permukaan bebas. Daya kohesi besar, jarak antar molekul rapat.Ciri-ciri fluida gas, diantaranya: Kompresibel Mengisi seluruh bagian wadah. Jarak antar molekul besar, daya kohesi dapat diabaikan.Sifat dasar dari setiap fluida statik ialah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan terdapat pada setiap titik di dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama, tekanan pada fluida adalah sama.
Gambar 1. Set praktikum aliran fluidaAda beberapa jenis alat yang untuk mengukur laju aliran suatu fluida Beberapa alat yang biasa digunakan diantaranya:1. VenturimeterMeteran ini terbuat dari bagian masuk yang mempunyai flens, yang terdiri dari bagian pendek berbentuk silinder dan kerucut terpotong. Bagian leher berflens dan bagian keluar juga berflens yang terdiri dari kerucut terpotong yang panjang.Dalam venturimeter, kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di dalam kerucut sebelah hulu. Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu lalu dimanfaatkan, untuk mengukur laju aliran melalui instrument itu. Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan awalnya kembali pulih didalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan lapisan batas dapat dicegah dan gesekan minimum. Oleh karena itu pada bagian yang penampungannya mengecil tidak ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek dari pada kerucut hilir. Gesekannya pun di sini kecil juga. Dengan demikian ruang dan bahan pun dapat dihemat. Walaupun meteran venturi dapat digunakan untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya digunakan juga untuk mengukur zat cair terutama air. Persamaan yang digunakan dalam venturimeter adalah1. OrificemeterVenturimeter memiliki beberapa kekurangan pada kenyataanya. Untuk meteran tertentu dengan sistem manometer tertentu pula, laju alir maksimum yang dapat diukur terbatas, sehingga apabila laju alir berubah, diameter leher menjadi terlalu besar untuk memberikan bacaan yang teliti, atau terlalu kecil untuk dapat menampung laju aliran maksimum yang baru. Meteran orifice dapat mengatasi kekurangan-kekurangan venturimeter, tetapi konsumsi dayanya cukup tinggi.Prinsip meteran orifice identik dengan meteran venturi. Penurunan penampang arus aliran melalui orifice menyebabkan tinggi tekan kecepatan menjadi meningkat tetapi tinggi tekan akan menurun, dan penurunan antara kedua titik sadap diukur dengan manometer. Persamaan bernoulli memberikan dasar untuk mengkolerasikan peningkatan tinggi tekan kecepatan dengan penurunan tinggi tekananPersamaan yang berlaku untuk persamaan orificemeter adalah: Prinsip kerja alat ukur fluida adalah mengganggu aliran dengan penambahan alat tertentu sehingga menyebabkan terjadinya pressure drop yang dapat diukur. Nilai pressure drop ini berhubungan dengan debit dari aliran tersebut. Adanya pressure drop bias disebabkan Karena adanya perubahan energi kinetik (karena laju alir berubah), skin friction, dan form friction.Dalam aliran kondisi steady state dikenal 2 rejim aliran atau pola aliran yang tergantung kepada kecepatan rata-rata aliran (v), densitas (), viskositas fluida () dan diameter pipa (D) secara keseluruhan, yakni :Rejim aliran laminer, mempunyai ciri-ciri: Terjadi pada kecepatan rendah. Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral. Berlapis-lapis seperti kartu. Tidak ada arus tegak lurus arah aliran. Tidak ada pusaran (arus eddy).Rejim aliran turbulen, mempunyai ciri-ciri: Terbentuk arus eddy. Terjadi lateral mixing. Secara keseluruhan arah aliran tetap sama. Distribusi kecepatan lebih uniform atau seragam.Rejim aliran TransisiRejim aliran transisi adalah rejim yang terjadi antara rejim aliran laminer dan rejim aliran turbulen. Penentuan rejim aliran dilakukan dengan menentukan bilangan tak berdimensi yaitu bilangan Reynolds (Reynolds Number/NRe). Bilangan Reynolds merupakan perbandingan antara gaya dinamis dari aliran massa terhadap tegangan geser yang disebabkan oleh viskositas cairan. NRe = Keterangan:: massa jenis fluida.: kecepatan fluida.: viskositas fluida.: diameter pipa dalam.Untuk pipa circular lurus :NRe4000 : rejim turbulen.2100 < NRe > 4000: rejim transisi.Kecepatan kritis: Kecepatan pada saat NRe = 2000
Gambar Pipa
Pipa Venturi
Pipa Orifice
Manometer Minyak U TerbalikKadang-kadang, beda tekanan antara dua titik sangat kecil, misalnya antara dua titik dalam pipa lurus jarak dekat atau pengukuran beda tekan setelah melalui kerangan atau fittings. Pengukuran beda tekanan yang kecil jika dilakukan dengan Manometer pipa U yang diisi oleh fluida air raksa akan terdeteksi, sehingga perlu dicari fluida yang memiliki densitas kecil bahkan mungkin lebih kecil dari fluida kerjanya. Jika harus menggunakan fluida Manometer dengan densitas lebih kecil dari fluida kerjanya seperti minyak, maka pemasangan Manometer harus dipasang dalam posisi terbalik. Manometer pipa U terbalik digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan pada fluida cair. Ruangan diatas fluida cair pada Manometer diisi udara yang dapat dikeluarkan / dimasukkan dari tap yang ada diatas sehingga tinggi fluida cair pada Manometer dapat diatur. Menentukan P pada Manometer pipa U terbalik ( minyak ) jika P1 > P2 P = P1 P2 = P1I P2 I Dengan : P1I = Pudara + (minyak x g x h1minyak) + (air x g x h1air )P2I = P udara + (minyak x g x h2minyak) Dengan : h1minyak = d-c h2minyak = b-amaka : P = P1I P2 I = minyak x g ( h1minyak - h2minyak ) + (air x g x h1air)
BAB IIIMETODELOGI PERCOBAAN
3.1 Alat dan Bahan1. Seperangkat alat aliran fluida2. Orificemeter3. Venturimeter4. Elbowmeter5. Pipa lurus6. Stopwatch
3.2 Langkah Kerja3.2.1 Turbulen Membuka valve proses dan membuka valve by pass
Membuat tinggi manometer raksa sejajar
Mencatat Po
Menyalakan pompaUlangi langkah ini untuk pipa lainnya
Membuka kran aliran pada tabung
Membuka kran aliran pada manometer
Melakukan variasi bukaan by pass sebanyak 3 kali
Mencatat P dan menghitung waktu untuk masing2 volume yang ditentukan
3.2.2 Laminer
Membuka valve proses dan membuka valve by pass
Mencatat Po manometer minyak
Ulangi langkah ini untuk pipa lainnya Menyalakan pompa
Menentukan Q untuk aliran laminer dalam waktu 10 s
Mencatat volume dan pada t=10 s
Membuka aliran pada pipa
Membuka aliran pada manometer
Mencatat P
Memvariasikan Q dan mencatat P
3.3 Keselamatan Kerjaa. Gunakan APD yang sesuai dengan baik dan benarb. Hati hati pada saat pemasangan/pembukaan rotameter, dapat menyebabkan kecelakaan terhadap kakic. Bak bagian bawah alat tidak boleh dalam keadaan kering karena dapat menyebabkan kavitasi pada pompa dan konslet pada pompa hidroliknya.
BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Tabel Data Pengamatana. Orificemeter dengan manometer minyakTurbulenNo.H (mmHg)Volume (Liter)Waktu (detik)Debit (L/s)
a-bc-dV1V2t 1t 2Q1Q2
Po220260
12182605531300.1610.160
25529300.1720.160
35530280.1600.179
455312901610.172
55531310.1610.161
Jenis aliranNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
abcDV1V2t 1t 2Q1Q2
Po385605492752
Laminer14716884827430.220.1710100.0220.017
20.440.400.0440.040
Transien34696864837450.450.4910100.0450.049
b. Venturimeter dengan manometer minyakTurbulenNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
a-bc-dV1V2t 1t 2Q1Q2
Po216261
12172595541420.1220.119
25540400.1250.125
35540410.1250.122
45542410.1190.122
55543420.1160.119
Jenis aliranNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
abCDV1V2t 1t 2Q1Q2
Po451667442703
Laminer14486654447060.2450.25515150.0160.017
20.4500.4100.0300.027
Transien34466634487080.6400.63515150.0430.041
c. Pipa lurus dengan manometer raksaTurbulenNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
H1H2V1V2t 1t 2Q1Q2
Po310310
13123075522220.2270.122
25521220.2380.122
35522210.1220.238
45523210.2170.238
55521230.2380.217
Jenis aliranNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
H1H2V1V2t 1t 2Q1Q2
Po310310
Laminer13123060.380.4015150.0250.026
20.450.460.0300.031
Transien33113060.8200.82015150.0550.055
d. Elbow 90o dengan manometer minyakTurbulenNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
a-bc-dV1V2t 1t 2Q1Q2
Po220260
12192615539370.1280.135
25538380.1320.132
35537360.1350.138
45537390.1350.128
55538370.1320.135
Jenis aliranNo.H (mmHg)Volume (L)Waktu (s)Debit (L/s)
abcdV1V2t 1t 2Q1Q2
Po385605492752
Laminer14046234927530.2200.18010100.0220.018
20.4600.4750.0460.0475
Transien34036224947540.8350.83010100.08350.0830
40.8600.8680.08600.0868
4.2 Pengolahan Data
4.2.1 Perhitungan4.2.1.1 Orificemeter
Menghitung P P aliran, pengukuran menggunakan manometer minyak
= minyak . g . [(c-d) (a-b)] + air . g (b-d) minyak = 805,55 kg/m3 air = 998,8 kg/m3g = 9,8 m/s2Contoh P = (805,55 kg/m3) (9,8 m/s2) [(710-596)-(690-550)mmHg] + (998.8 kg/m3) (9,8 m/s2) (596-550) mmHg = (7894,39 kg/m2s2)(0,066 mHg) + (9788,24 kg/m2s2)(0,046 mHg)= 971,288 kg/ms2 = 971,288 PaTabel hasil perhitungan RezimAliranH1(mHg)a-bH2(mHg)c-dHair(mHg)d-bP (Pa)
Turbulen0.2180.2600.046781.823
Laminer 10.2170.2610.055885.706
Laminer 20.2170.2610.055885.706
Transien0.2170.2620.059932.754
Menghitung VoVo = Q/AA = 0,00037994 m2Contoh Vo = Q/A= (0,001125 m3/s)/(0,001194 m2)= 2,671474 m/sTabel hasil perhitunganRezim AliranQ1 (m3/s)Q2 (m3/s)Q rata-rata (m3/s)Vo (m/s)
Turbulen0.163 x10-30.1664 x10-30.1647 x10-3433.4895 x10-3
Laminer 10.022 x10-30.017 x10-30.0195 x10-351.3239 x10-3
Laminer 20.044 x10-30.040 x10-30.0420 x10-3110.5438 x10-3
Transien0.045 x10-30.049 x10-30.0470 x10-3123.7037 x10-3
Menghitung koefisien orificemeter (Co)
4 = (Do/D1)4 = (0,022/0,039)4 = 0,101 m = 998,8 kg/m3Contoh
= Co Co = 0,221414Menghitung Bilangan Reynold (NRe)
= 998.8 kg/m3 = 0.0009 kg/m.sD = 0,022 mContoh :Nre = (998,8 kg/m3)(0,022 m)( 0,942211 m/s) (0,0009 kg/m.s)Nre = 23004,19Tabel hasil perhitunganRezim AliranVo (m/s)P (Pa)CoNRe
Turbulen433.4895 x10-3781.8230.328910583.694
Laminer 151.3239 x10-3885.7060.036664.390
Laminer 2110.5438 x10-3885.7060.07882198.93
Transien123.7037 x10-3932.7540.08593020.24
4.2.2 Data perolehan berbanding literaturRezim AliranVo (m/s)P (Pa)CoNRe
PerhitunganLiteraturPerhitunganPerhitunganPerhitunganLiteratur
Turbulen433.4895 x10-3>0.0623781.8230.328910583.694> 4000
Laminer 151.3239 x10-30.0623781.8230.328910583.694> 4000
Laminer 151.3239 x10-32100), transisi (21000.0623781.8230.328910583.694> 4000
Laminer 151.3239 x10-3 4000
2820,9760,1460,0795346.91
3820,9760,280,15210254.346
4820,9760,1410,0775163.796
5820,9760,1370,0755017.305
1Laminer46,070,0190,044695.83< 2100
246,070,030,0921098.68
1Transisi779,930,7461,7927320.5092100 < NRe < 4000
Tabel Hasil Perhitungan untuk Elbow 900NoJenis AliranP (Pa)Vo (m/s)K. elbowNreLiteratur
1Turbulen1604,0360,11265,4484760,946> 4000
21604,0360,1105263,0524782,587
31604,0360,114247,1474934,072
41604,0360,11265,4484760,946
51604,0360,112256,0534847,509
1Laminer1604,0360,01711113,932735,783< 2100
21604,0360,0392111,721687,972
1Transisi1605,930,069675,4292986,4122100 < NRe < 4000
21605,930,072620,3163116,256
Tabel Hasil Perhitungan untuk Pipa LurusNoJenis AliranP (Pa)Vo (m/s)frictionNreLiteratur
1Turbulen666,40,1460,6786319,075> 4000
2666,40,1500,6426492,2
3666,40,1500,6426492,2
4666,40,1910,3968266,735
5666,40,1820,4367877,7
1Laminer799,680,02139,336908,908< 2100
2799,680,02625,661125,314
1Transisi666,40,0466,8321990,9412100 < NRe < 4000
2. Dapat membuat kurva antara koefisien venturimeter, koefisien orificemeter, koefisien elbowmeter, dan fanning friction factor terhadap bilangan Reynold.
3. Dapat menghitung fanning friction factor pada pipa lurus.NoRezim AliranPvFriction
1Laminer799,680,02139,336
2799,680,02625,66
3Transien666,40,0466,832
5.2 Saran1. Berhati hati ketika bekerja dan perhatikan seluruh komponen dengan seksama2. Persiapkan dan lengkapi seluruh perkakas yang akan digunakan demi kemudahan dan kelancaran praktikum.3. Pastikan tidak ada pipa dan sambungan pipa yang bocor4. Pastikan tidak terdapat gelembung udara sepanjang selang maupun pipa
DAFTAR PUSTAKA
Darby, Ron.2011.Chemical Engineering Fluid Mechanics. ISBN 082470444Geankoplis, C.J ( 2004 ). Transport Process and Separation Process Principles ( Include Unit Operation ) 4th Edition. Prennce Hall.Jobsheet Praktikum Satuan Operasi, Due Like, Jurusan Teknik, Politeknik Negeri BandungTim penyusun.tt.Modul Praktikum Laboratorium Teknik Kimia 2. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.Tim penyusun.tt.Buku Bahan Ajar Transportasi Fluida. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.