BAB III Percobaan Osborn Reynolds 3.1. 3.1. Pend Pendah ahul ulua uan n Percobaan Osborn-Reynolds Osborn-Reynolds ini bermaksud untuk mengidentifikasi mengidentifikasi dan mengklasifikasikan jenis aliran. Prinsi ercobaannya adalah mengamati secara langsung!"isual bentuk gerakan dan arahdari gerak aliran #at $arna tertentu %dalam hal ini tinta& dalam suatu aliran air ada debit tertentu' (inta diilih karena memunyai kekentalan relatif mendekati kekentalan relatif air. Aabila arah dan gerakan tinta lurus dan teratur maka aliranair tersebut didefinisikan sebagai aliran laminer. Bila tidak' gerakannya berutar dan tidak terartur' amka disebut a)iran turbulen. Adakalanya tinta tersebut bergerak lurus lalu berutar sedikit ' maka kita definisikan sebagai a)iran transisi' yaitu eralihandari aliran laminer ke aliran turbulen. *engan mengidentifikasikan gerakan tinta tersebut secara "isual' maka setelah debitnya dihitung ada jenis aliran tertentu dan data-data tertentu diketahui' maka kita daat menghitung bilangan Reynolds. Bilangan Reynolds tersebut berguna untuk mengklasifikasikan mengklasifikasikan jenis aliran berdasarkan batasan-batasan nilai tertentu. +etelah bilangan Reynolds diketahui kita juga daat menghitung faktor gesekan untuk masing-masing jenis aliran. 3.,. 3.,. (ujua ujuan n Perco Percoba baan an Percobaan ini bertujuan untuk 1. engamati engamati keadaan keadaan gerak gerak #at $arna $arna dalam dalam aliran aliran sebagai sebagai "isualisasi "isualisasi dari sifat sifat aliran ,. engklasifika engklasifikasikan sikan jenis aliran berdasarkan berdasarkan Bilangan Bilangan Reynold Reynolds. s. 3. engetahui engetahui hubun hubungan gan antara antara Bilangan Bilangan Reynolds Reynolds dan dan koefisien koefisien gedekan gedekan dari dari masing-masing sifat aliran. /. amu amu mengan menganalis alisaa grafik grafik dari hasil hasil ercob ercobaan aan.. 3.3. 3.3. Alat-al lat-alat at Prak Praktik tikum um Pada ercobaan ini akan digunakan alat-alat sebagai berikut 1. Osbo Osborn rn-R -Rey eyno nold ldss aa aarat ratus us
0ambar 3.3.1 ,. +to$atch
0ambar 3.3., 3. 0elas ukur
0ambar 3.3.3 /. (inta
0ambar 3.3./ . 2mber
0ambar 3.3. . (hermometer
0ambar 3.3. 3./. *asar (eori 3./.1. Perhitungan *ebit Aliran 4ntuk menghitung debit aliran dari data "olume aor ada gelas ukur yang
Q=
mengalir selama selang $aktu tertentu dinyatakan dalam hubungan.
v t
dengan 3
5
6 *ebit Aliran % m / detik &
7
6 7olume Air % m
3
&
t
6 8aktu Pengukuran %detik& 3./.,. Percobaan Osborn-Reynolds Berdasarkan ercobaan yang dilakukannya' menurut Reynolds' ada tidak faktor yang mengetahui keadaan aliran yaitu kekentalan #at cair 9 %myu&' raat massa #at cair : %rho& dan diameter ia *. ;ubungan antara 9' :' dan * yang memunyai dimensi setara dengan keceatan adalah 9!:*. Reynolds menunjukkan bah$a aliran daat diklasifikasikan berdasarkan suatu nilai tertentu.
ʋ
*engan ʋ %nu& adalah kekentalan kinematik yang nilainya ber"ariasi' yang meruakan fungsi dari temeratur. 3./.3. =lasifikasi Aliran +ifat aliran cair diklasifikan atas aliran laminer dan aliran turbulen. +erta aliran transisi yang berada di tengah-tengah antara kedua sifat aliran tersebut. +uatu cairan disebut laminer aabila laisan-laisan fluida yang berdekatan bergerak dengan keceatan yang sama %atau sama& dan garis gerak masing-masing artikel fluida tidak daling menyilang atau berotongan. kecenderungan ke arah ketakstabilan dan turbulensi diredam oleh gaya-gaya geser "iskos yang memberikan tahanan terhada gerakan relatif laisan-laisan fluida yang bersebelahan. >aisan-laisan yang berdekatan' saling tukar-menukar momentum secara molekular saja. Aabila laisan-laisan yang berdekatan bergerak dengan keceatan yang berbeda-beda dan arah gerak dari masing-masing artikel fluida menyilang dan saling memotong' maka aliran tersebut disebut aliran turbulen. Pertukaran momentum terjadi dalam arah melintang. Aliran transisi berada di tengah-tengah' dalam artian sifatnya kadang-kadang menunjukkan laminer dan kadang-kadang menunjukkan turbulen. *alam anallisa aliran di saluran tertutu' sangat enting diketahui aakah aliran tersebut laminer atau turbulen. Penentuan itu berdasarkan erhiitungan untuk
memeroleh bilangan Reynolds %Re& dan dibandingkan dengan batas-batas yang telah ada' yaitu Re ? ,@@@ Aliran >aminer • ,@@@ ? Re ? /@@@ Aliran (ransisi • Re /@@@ Aliran (urbulen • 3././. Persamaan tahaan 0esek Pia =ehilangan tenaga selama engaliran melalui isa tergantung ada koefisien gesekan *arcy-8eisbach %f&. Persamaan kehilangan tenaga ada aliran laminer memiliki bentuk 32 ʋVL h f = 2 gD ang daat ditulis dalam bentuk 2
L V h f = VD D 2 g 6 64 ʋ
2
L V ℜ D 2 g
64
ang kemudian ditulis dalam ersamaan C*arcy-8eisbachD 2 L V h f = f D 2 g 4ntuk jenis laminier E transisi f =
64
ℜ
4ntuk jenis turbulen
f =
0.316 1 /4
ℜ
3.. Prosedur Percobaan 1. Pertama' mengukur suhu air karena harga "iskositas bergantung ada suhu. ,. emersiakan alat yang akan digunakan dalam ercobaan ini. 3. =emudian masukan air ke dalam Osborne-Reynolds aaratus atau tabung fluida air hinga mencaai ketinggian tertentu. /. >alu masukan tinta ke dalam reser"oir tinta. . +etelah itu' buka sedikit aliran debit fluida kemudian aliran tinta hingga terlihat tinta mengalir lurus dan tidak bercamur dengan air. Aliran seerti inilah yang disebut dengan aliran laminer. . =emudian tamunglah air tersebut menggunakan gelas ukur sebanyak @@ ml. =etika menghitung "olume air sebanyak @@ ml tersebut' nyalakan sto$atch. F. >alu ketika "olume samai mencaai @@ ml' hentikan sto$atch dan catatlah $aktu yang dihasilkan. G. =emudian lakukan langkah ke / samai ke ada ercobaan kedua dan ketiga untuk mengetahui $aktu yang dihasilkan ada aliran transisi dan aliran turbulen. 3.. Prosedur Perhitungan Mulai
Pengumpulan Data: •
• •
Tinggi air di dalam manometer (h) Volume air (V) Waktu (t)
Hitung: •
•
Luas penampang venturimeter (A) Debit aliran ()
Analisis Data: • • •
(idak
Tinggi energi teoritis (Hteoritis) Tinggi energi praktis (Hpraktis) # beda Hteoritis dan Hpraktis
$eda % &#
a
'ambar 'aris Tinggi Tekan dan 'aris Tinggi nergi di epan*ang
impulkan Hasil Praktikum
elesai
3.F. *ata dan ;asil Percobaan
8aktu %detik&
+uhu Air %H&
*iameter
, 1J
, H , H
1 mm 1 mm
3
@@ ml
1@G
, H
1 mm
3.G. Analisis *ata 3.G.1. *ebit Aliran
Q 2=
V 2 t 2 3
Q 2=
500 × 10
3
=3144.65 mm / detik
159
;asil selengkanya daat dilihat ada tabel di ba$ah ini 3
7olume % mm
1 , 3
3
&
8aktu %detik&
*ebit % mm / detik &
, 1J 1@G
1GFJ.F@ 31//. /,J.3
@@'@@@ @@'@@@ @@'@@@
3.G.,. Perhitungan Bilangan Reynolds Perhitungan Percobaan , 1 •
>uas Penamang
A6
4 1
A6
4
πD
2
2
π 16
2
mm
A 6 ,@1'@ •
•
7iskositas %K&
@.GJ1
=eceatan
76
Q A 3144.65
76
•
Bilangan Reynold
Re 6
201.06
6 1./ mm!detik
V ×D φ 15.64 × 16
Re 6 *ebit % 3
Percobaan
mm
et&
!d
>uas enamang 2
% mm
&
=eceatan %mm!det&
0.891
6 ,
[email protected]
Bilanagan Reynolds
Lenis Aliran
Pembuktian
1 , 3
1GFJ.F@ 31//. /,J.3
,@1.@ ,@1.@ ,@1.@
J.3 1./ ,3.@3
1F.J@ ,
[email protected] /13.
=eterangan
>aminer >aminer >aminer
Ok (idak Ok (idak Ok
Re ? ,@@@ %>aminer& ,@@@ ? Re ? /@@@ %(ransisi& Re /@@@ %(urbulen&
3.G.3. Perhitungan Maktor 0esekan +etelah didaatkan jenis aliran yang terjadi' maka langkah selanjutnya adalah menentukan nilai faktor gesekan %f& dari jenis aliran yang ada. •
•
4ntuk >aminer dan (ransisi
4ntuk turbulen
f =
f =
64
ℜ
0.316 1 /4
ℜ
Perhitungan Percobaan ,
f =
64 280.85
6 @.,,G
Percobaa Bilangan Reynolds Lenis Aliran n 1 1F.J@ >aminer , ,
[email protected] >aminer 3 /13. >aminer ;asil selengkanya daat dilihat ada tabel di ba$ah ini
3.J. 0rafik ;ubungan Bilangan Reynolds %Re& dengan Maktor 0esekan %f&
Maktor 0esekan @.3G1 @.,,G @.@F
'ra5k Hubungan Antara $ilangan 6e7nolds Terhadap 8aktor 'esek /,.2/4
/&+ /++ .&+ .++ -&+ ,01233 -++ ,&+ ,++ &+ +
-3+230
$il2 6e7nolds
8aktor 'esek $il2 6e7nolds
Linear ($il2 6e7nolds)
'ra5k Hubungan Antara Log $il2 6e7nolds Terhadap Log 8aktor 'esek -23
-20-
-20
-2/&
Log $il2 6e7nolds
-2-.
-2/ -2-
9,2-
9,2,
9,
9+24
9+23
9+21
9+20
9+2&
9+2/
9+2.
Log 8aktor 'esek Log $il 6e7nolds
Linear (Log $il 6e7nolds)
Lin ea r ( Lo g $il 6e 7n olds )
Line ar (Lo g $il 6e 7n olds )
3.1@. =esimulan dan +aran
[email protected]. =esimulan *ari hasil ercobaan yang telah dilakukan mengenai Osborne-Reynolds ini didaat hasil sebagai berikut Percobaan 1 Re 6 1F.J@ •
Percobaan , Re 6 ,
[email protected] Percobaan 3 Re 6 /13. • Bilangan Reynolds terkecil yaitu ada ercobaan 1 sebesar 1F.J@ dengan faktor gesekan sebesar @.3G1 dan jenis alirannya adalah aliran laminer. ;al ini terbukti sesuai dengan ercobaan yang telah dilakukan dimana aliran laminer memiliki bilangan Reynolds %Re& ? ,@@@. Bilangan Reynolds terbesar adalah ada ercobaan 3 sebesar /13. dengan faktor gesekan sebesar @.@F dan jenis alirannya adalah aliran turbulen. ;al ini sangat tidak sesuai antara hasil ercobaan yang telah dilakukan dengan hasil erhitungan. Percobaan ini tidak terbukti karena aliran turbulen memiliki bilangan Reynolds %Re& /@@@. aka dari hasil tersebut kita daat mengetahui bah$a semakin besar bilangan Reynolds akan semakin kecil nilai faktor gesekannya. 3.1@.,. +aran *ari ercobaan diatas juga terdaat kesalahan yang mengakibatkan beberaa erhitungan dan oengukuran melenceng. Beberaa kesalahan yang mungkin terjadi adalah *ikarenakan saluran air ada yang bocor sehingga kemungkinan $aktu • •
•
yang dihasilkan untuk mencaai @@ ml tidak sesuai. Alat Osborne-Reynolds mungkin saja mengalami kerusakan atau
•
ketelitian yang kurang sehingga hasil ercoban tidak terbukti sesuai dengan hasil erhitungan. =emugkinan terjadinya kesalahan dalam membaca sto$atch atau $aktu ketika engisian "olume air sebanyak @@ ml tersebut tidak teat.
3.11. >amiran
0ambar Aliran >aminer
0ambar Aliran (urbulen
0ambar Aliran (ransisi
