PERCOBAAN 5 OSBORNE REYNOLDS
5.1
PENDAHULUAN
5.1.1
Tujuan Percobaan Tujuan dari percobaan ni adalah untuk mengamati jenis aliran laminar,
transisi dan turbulen.
5.1. .1.2
Latar atar Bela Belak kang ang Fluida dapat mengalir di dalam pipa atau saluran dengan beberapa cara
tergantung gaya yang mempengaruhinya. Perilaku luida yang berupa aliran ini merupakan salah satu hal pokok dalam satuan operasi. !liran luida ini dalam caban cabang g ilmu ilmu meka mekani nika ka lui luida da dapat dapat dike diketa tahu huii deng dengan an adan adanya ya bila bilang ngan an tak tak berdimensi, yaitu reynold number . "engan mengetahui bilangan tak berdimensi tersebut dapat dideinisikan jenis#jenis aliran suatu luida yang dapat berupa aliran laminar, transisi, atau turbulen. $kala $kala labora laborator torium ium,, reynol reynolds ds number number diuji diuji berdas berdasark arkan an bentuk bentuk aliran aliran %arna dalam luida yang membentuk garis lurus, acak, atau di antara keduanya. &emudian &emudian ditentukan ditentukan nilainya dengan dengan menggunaka menggunakan n 'ariabel 'ariabel yang diperlukan seperti densitas, 'iskositas, kecepatan dan diameter pipa, sehingga didapat jenis aliran yang terjadi. Bilan Bilanga gan n (eyno (eynold ldss ini ini bany banyak ak digu diguna naka kan n dalam dalam indu indust stri ri miny minyak, ak, makanan, dan minuman. Pengaplikasian bilangan (eynold dalam industri#industri yaitu menjadi aktor dalam pengontrol kecepatan aliran )at cair yang masuk dalam reaktor, distribusi cairan dari suatu titik ke titik lain, pencampuran materi dalam silind silinder, er, sistem sistem peluma pelumasan, san, pereda peredam m kejuta kejutan, n, dan lain#lai lain#lain. n. *leh *leh karena karena itu, itu, percobaan ini penting dilakukan agar praktikan dapat membedakan alira n laminar, transisi, maupun turbulen.
+#1 +#1
+#2 +#2
5.2
DASAR TEORI
Perilaku )at cair yang mengalir sangat bergantung pada kenyataan apakah luida itu berada berada di ba%ah ba%ah pengaruh pengaruh bidang bidang batas padat padat atau tidak. "i daerah dimana pengaruh dinding itu kecil, tegangan geser mungkin dapat diabaikan dan perilaku luida itu mungkin mendekati perilaku luida ideal. !liran luida demikian disebut sebagai aliran potensial, yang mempunyai ciri pokok -1 dalam aliran itu tidak terdapat sirkulasi atau putaran dan -2 dalam aliran itu tidak ada gesekan, sehingga tidak ada pelepasan energi mekanik menjadi kalor. (asio antara 'iskositas absolut dan densitas luida /0 , biasanya sangat berguna. $iat ini disebut 'iskositas kinematik dan ditandai dengan lambang ʋ. ntuk membedakan membedakan / dan ʋ, maka / dinamakan 'iskositas dinamik. "alam satuan $3, satuan ʋ adalah m20s. "alam cgs, 'iskositas kinematik disebut stoke disebut stoke -st, yang dideinisikan ialah 1 cm20s, satuannya adalah ps - square feet per second , aktor kon'ersinya adalah
1 m20s 4 16 st 4 1,789: t 20s
............ -5.1
+iskositas kinematik ini berubah dengan suhu dalam jangkauan lebih sempit dari 'iskositas absolut -;c
2
+#9
1. !liran luida bisa berupa aliran tunak - steady dan aliran tak tunak -non steady. !liran luida dikatakan aliran tunak jika kecepatan setiap partikel di suatu titik selalu sama. =al ini terjadi apabila laju aliran luida rendah alias partikel luida tidak saling berdesakan. adi kecepatan partikel luida di suatu titik yang sama selalu berubah. 2. !liran luida bisa berupa aliran termampatkan -compressible dan aliran tak# termapatkan -incompressible. >ika luida yang mengalir mengalami perubahan 'olum -atau massa jenis ketika luida tersebut ditekan, maka aliran luida itu disebut aliran termapatkan. $ebaliknya apabila jika luida yang mengalir tidak mengalami perubahan 'olum -atau massa jenis ketika ditekan, maka aliran luida tersebut dikatakan tak termampatkan. &ebanyakan )at cair yang mengalir bersiat tak#termampatkan. 9. !liran luida bisa berupa aliran berolak -rotational dan aliran tak berolak -irrotational . >ika suatu benda -contohnya kincir berada di atas air, kemudian kincir itu bergerak tapi tidak berputar, maka gerakannya adalah tak berolak. $ebaliknya jika bergerak sambil berputar maka gerakannya kita sebut berolak. 6. !liran luida bisa berupa aliran kental -viscous dan aliran tak kental -nonviscous. &ekentalan dalam luida itu mirip seperti gesekan pada benda padat. ;akin kental luida, gesekan antara partikel luida makin besar. -$an, 2:. Pelajaran yang mengemukakan adanya transisi, laminar dan turbulen pada sebuah pipa tidak hanya menyangkut velocity, tetapi juga density dan viscosity dari luida dan diameter pipa tersebut. +ariabel#'ariabel ini dicakup dalam bilangan Reynolds, yaitu
Nre =
Dʋρ µ
"imana, Nre
4 Bilangan Reynolds
"
4 diameter -m, cm, t
................-5.2
+#6
4 densitas luida -kg0m9, g0cm9, lbm0t9
?
4 'iskositas -Pa.s , g0cm.s , lbm0t.s
ʋ
4velocity atau kecepatan rata#rata dari luida -m0s, cm0s , t0s -@eankoplis, 1::7. Pengamatan#pengamatan selanjutnya menunjukan bah%a transisi dari
aliran laminar menjadi aliran turbulen dapat berlangsung pada suatu kisaran Reynolds number yang cukup luas. !liran laminar selalu ditemukan pada Reynolds number diba%ah 2.1 tetapi bisa terdapat pada Reynolds number sampai beberapa ribu, yaitu dalam kondisi khusus dimana lubang#lubang tabung sangat baik kebundarannya, dan )at cair didalam tangki sangat tenang. Pada kondisi !liran biasa, aliran turbulen pada Reynolds number di atas 6.. !ntara 2.1 dan 6. itulah yang disebut transisi, dimana jenis aliran itu mungkin laminar dan mungkin pula turbulen, bergantung pada kondisi di lubang masuk tabung dan jaraknya dari lubang masuk itu -;cika )at %arna diinjeksikan pada laju aliran rendah, )at %arna mengalir tanpa adanya gangguan bersama aliran umum dan tidak terlihat adanya campur silang. Proses pencampuran hanya terjadi karena adanya diusi molekuler. Perilaku aliran )at %arna ini menunjukkan dengan jelas bah%a aliran itu laminar
Gambar 5.1 Pola !liran Laminar
Pada aliran pipa yang turbulen,)at %arna yang diinjeksi akan tercampur secara cepat karena pergerakkan lateral di dalam aliran dan perilaku aliran )at %arna terlihat tidak beraturan. @erakan#gerakan ini terlihat acak dan tidak beraturan akibat tidak stabilnya aliran.
+#5
Gambar 5.2 Pola !liran Turbulen
!plikasi Reynolds number dalam industri, untuk aliran yang bersiat laminar, aplikasinya terbatas pada aliran luida yang sangat kental pada kecepatan rendah, seperti dalam suatu pelumasan dan perendam kejutan. $edangkan aliran turbulen terjadi alam proses pencampuran -mixing , antara lain pencampuran bahan bakar dan udara dalam silinder motor bakar dan pencampuran )at %arna dalam suatu larutan -;c
+#8
5.3
METODOLOGI PERCOBAAN
5.9.1
!lat dan "eskripsi !lat !lat A alat yang digunakan pada percobaan ini adalah
#
Pompa
#
@elas ukur 1 ml dan 1 ml
#
(angkaian alat percobaan Osborne Reynolds -@ambar 5.6
#
Stopwatch
#
Termometer
"eskripsi !lat 1
1 2
2 3 4
5 6 7
8
9
10
11
12
13
&eterangan 9 6 5 8 7
1. Penampung )at %arna 2. &ran aliran )at %arna 9. $ekrup pengatur ketinggian 6. Tangki 5 Overflow
+#7
8. >arum suntik :
! "ell mouth entry . &elereng kaca :. Pipa pemasukan
1
#$ %est-section ## &low control valve
11 12 19 16
12. Pipa pengeluaran 19. Penyangga yang dapat diatur 16. @elas ukur
Gambar 5.3 (angkaian !lat Percobaan Osborne Reynolds
5.9.2
Bahan Bahan A bahan yang digunakan pada percobaan ini adalah
#
Cat %arna biru
#
!ir
5.9.9
Prosedur Percobaan
5.9.9.1 Persiapan !lat # (angkaian alat percobaan Osborne Reynolds dirangkai dan pipa pemasukan dihubungkan dengan keran tandon. ' Pompa dinyalakan dan kran tandon dibuka dengan bukaan yang telah diatur serta tangki dibiarkan terisi penuh dengan air hingga overflow. ( Pipa pengmatan pada test section dicek, apakah telah terisi penuh dengan baik tanpa adanya gelembung udara. ) &low control valve dan kran tandon sedikit dibuka hingga overflow dihasilkan, kemudian putaran pengontrol aliran )at %arna diatur hingga )at %arna yang dilihat di test section jelas dan garis lurus terbentuk.
+#
5.9.9.2 Pengambilan data # &ran dibuka pada bukaan 1, kemudian flow control valve dibuka dengan sudut putar 15 o, 9 o, 65 o dan 8o. Lalu aliran )at %arna pada pipa test section diamati. ' !ir yang keluar dari pipa pengeluaan ditampung menggunakan gelas ukur selama 5 detik, dan 'olume air yang tertampung diukur. Langkah ini diulangi 9 kali ( Langkah kerja 1 dan 2 diulangi dengan bukaan 2 dan 9, serta flow control valve dibuka sesuai dengan sudut putar yang ditentukan, dan aliran )at %arna pada pipa test section diamati. =asil ditulis dalam tabel pengamatan. ) $uhu air diukur dengan termometer
+#:
5.4
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.6.1
"ata Pengamatan "ari hasil percobaan diperoleh data sebagai berikut
T 2o< +iskositas kinematika ,98 D 1#8 m20s Tabel 5.1 =asil Pengamatan pada Bukaan 1
$udut Putar &ran -
1
+olume Tertampung -mL 2 9 +a'g -cm9 +a'g -m9
1
Eaktu Penampungan -s 2 9 T
+isualisasi
@ambar
siat aliran
!liran
15 9
96,99 59,99
9,69.1#5 5,99.1#5
5 5
5 5
5 5
5 5
laminar laminar
65 8
8,99 17
8,9.1#5 17.1#6
5 5
5 5
5 5
5 5
transisi turbulen
+#1
Tabel 5.2 =asil Pengamatan pada Bukaan 2 sudut putar
'olume tertampung -mL 9 +a'g -cm9 +a'g-m9
kran-
1
2
15 9
:
7
:
,87
18
16
155
151,87
22
22
22
211,87
65 8
25
27
27
289,98
#5
,87.1
15,187.1
#5
21,887.1
#5
28,989.1
#5
1
%aktu penampungan -s 2 9 T
'isualisasi siat
@ambar
aliran
!liran
5 5
5 5
5 5
5 5
laminar
5 5
5 5
5 5
5 5
transisi
transisi turbulen
Tabel 5.3 =asil Pengamatan pada Bukaan 9 sudut putar
'olume tertampung -mL 9 +a'g -cm9 +a'g-m9
kran-
1
2
15 9
185
18
18
181,87
18,187.1#5
21
222
21
218,87
21,887.1
#5
65 8
27
27
2:
27:,99
27,:99.1#5
925
99
925
928,87
92,887.1#5
5.6.2 =asil Perhitungan
1
%aktu penampungan -s 2 9 T
'isualisasi siat
@ambar
aliran
!liran
5 5
5 5
5 5
5 5
transisi
5 5
5 5
5 5
5 5
turbulen
transisi turbulen
+#11
Tabel 5.4 =asil Perhitungan pada Bukaan 1
! 4 7,56 D 1#5 m2 d 4 ,1 m sudut
flowrate-t
velocity -u
9
m0s
Gre perhitungan
putar -D
m 0s
15
8,88D1#8
,7
-y 16,88:
#5
,195
1816,92
#5
1,88D1
9
'isualisasi siat aliran Dy
D2
Gre
kesalahan relati
persamaan
-H
percobaan
perhitungan
laminar
laminar
1581,95
225
521,525
::,569
laminar
laminar
6666,:8
:
176,8:1
:,517
65
1,28D1
,159
19,169
laminar
transisi
12958,69
225
967,57
9:,:5
8
9,6D 1#5
,699
517:,625
turbulen
turbulen
91787,12
98
6911,29
2,16
Ʃ465717,5
Ʃ4875
Ʃ415
Ʃ4:885,:8
Gilai A nilai yang diperoleh a 4 6,211 b 4 #761,861 y 4 6,211D A 761,861
Tabel 5.5 =asil Perhitungan pada Bukaan 2
! 4 7,56 D 1#5 m2
+#12
d 4 ,1 m Gre
sudut
flowrate-t
velocity -u
putar -D
m90s
m0s
15
1,779D1#5
,228
-y 279,96:
9
#5
9,99D1
,98
65
6,999D1#5
,551
8
5,272D1#5
,871
Ʃ415
perhitungan
a 4 11:,817 b 4 ::,95 y 4 11:,817D I ::,95
Tabel 5. =asil Perhitungan pada Bukaan 9
! 4 7,56 D 1#5 m2 d 4 ,1 m
Dy
D2
persamaa
225
n 27:9,819
kesalahan relati
percobaan
perhitungan
transisi
transisi
79766,5
6817,226
turbulen
turbulen
1:7727,27
:
657,921
,852
85:,::
turbulen
turbulen
92715,2
225
891,576
9,2
28,915
turbulen
turbulen
5:8611,68
98
175,987
1,2
Ʃ41255:,15
Ʃ4875
Ʃ421:97,7:7
Gilai A nilai yang diperoleh
Gre
'isualisasi siat aliran
-H 9,212
+#19
sudut
flowrate-t
velocity -u
9
m0s
Gre perhitungan
putar -D
m 0s
15
9,299D1#5
,611
-y 6:18,287
#5
6,999D1
9
'isualisasi siat aliran percobaan
perhitunga
Dy
D2
n
Gre
kesalahan relati
persamaan
-H
turbulen
turbulen
655,29
225
6:6,1:7
,66
,551
85:,::
turbulen
turbulen
19518,72
:
889,7556
,72
65
#5
5,58D1
,711
56,76
turbulen
turbulen
2:85:,:5
225
997,921
2,
8
8,599D1#5
,91
::6,1:
turbulen
turbulen
6157,:
98
195,6
,:59
Ʃ4:57298,78
Ʃ4875
Ʃ415
Gilai A nilai yang diperoleh a 4 119,29 b 4 9261,89 y 4 119,29D I 9261,89
Ʃ42::52,151
+#16
5.6.9
Pembahasan Percobaan ini dilakukan pada pengamatan jenis aliran luida pada 'ariasi
bukaan 1, 2 dan 9 serta sudut putar 15 o, 9o, 65o dan 8o. Pada percobaan ini digunakan pula )at %arna yang berupa tinta biru yang berungsi memperjelas aliran yang timbu pada air untuk menggambarkan pola aliran yang terjadi saat luida melalui test section Pada percobaan ini juga menggunakan tangki yang diisi kelereng untuk mencegah terjadinya gelembung udara ketika menggunakan air dari pipa pemasukan kerena laju aliran sangat besar sehingga menimbulkan gejolak dan gelembung udara dalam tangki. !liran laminar terjadi
pada laju aliran yang rendah dan akan
memperlihatkan )at %arna yang mengalir membentuk garis lurus tanpa adanya gangguan serta memiliki nilai Reynold Number diba%ah 21. !liran turbulen terbentuk apabila keceparan alirannya sangat besar dan membentuk pola aliran tidak stabil0arah alirannya tidak beraturan serta memiliki nilai Reynold Number diatas 6. !ntara aliran laminar dan turbulen terdapat aliran transisi pada laju alir sedang, pada aliran transisi sedikit tidak beraturan, terjadi gejolak singkat dan diikuti oleh aliran yang lebih bersiat laminar. +ariabel#'ariabel yang diamati pada percobaan ini yaitu memperhatikan gambaran atau 'isualilisasi dari setiap aliran yang mele%ati pipa test section, mengukur 'olume tertampung untuk
setiap putaran
kran,
serta
%aktu
penampungan 'olume tersebut. Pada setiap 'ariabel dilakukan tiga kali pengambilan data dan hasilnya dirata#ratakan. Eaktu untuk setiap penampungan 'olume berkisar 5 detik. "ari hasil perhitungan pada percobaan, dapat dibuat graik hubungan antara sudut putar dengan nilai Reynold Number Pada kran bukaan 1 dapat dilihat pada @ambar 5.6.
+#15
8 5 6 N'la' Re 9
2 1 1
2
9
6
5
8
7
S!"!# $%& Gambar 5.4 =ubungan antara $udut Putar dengan G (e pada Bukaan 1
@ambar 5.6 menunjukkan graik hubungan yang linier antara sudut putar dengan bilangan (eynoldnya. $emakin besar sudut putaran, maka nilai reynoldnya juga akan semkain besar sehingga aliran akan lebih turbulen. "ari hasil perhitungan didapatkan nilai flowrate dan velocity berbanding lurus dengan sudut putar pada flow control valve dan kran bukaan dimana semakin besar bukaan kran dan sudut putar pada flow control valve maka flowrate dan velocity akan semakin besar pula. >ika kecepatan aliran semakin besar, maka aliran cendrung turbulen, karena nili (eynoldnya akan semakin besar. $ehingga kecepatan dapat dikatakan berbanding lurus dengan nilai (eynolds. Pada kran bukaan 1, aliran laminar terbentuk pada sudut flow control valve 15o, 9o dan 65o, sedangkan pada sudut 8o terbentuk aliran turbulen. =asil perhitungan dan secara 'isualisasi aliran terdapat pebedaan, hal ini dikarenakan kurang telitinya pada saat penempatan jarum pada ben mouth entry. @raik hubungan antara reynold number percobaan dan reynold number persamaan terhadap sudut putar pada flow control valve ditunjukkan oleh @ambar 5.5.
+#18
8 5 6 N'la' Re
9 2
(e Percobaan
(e Persamaan
1 .JI
1.J#5
2.J#5
9.J#5
6.J#5
Flowrate (m3/s)
Gambar 5.5 =ubungan antara &lowrate dengan Bilangan (eynold pada
Perhitungan dan Bilangan (eynold pada Persamaan Bukaan 1
@ambar 5.5 menunjukkan graik perbandingan nilai G (e dari hasil perhitungan dan nilai G (e persamaan. Gilai (eynold persamaan diperoleh dari analisa dimensi nilai (eynold percobaan dengan metode least square, yaitu y 4 6,211D#761,861, dengan nilai a 4 6,211 dan b 4 #761,861. G (e percobaan untuk sudut putar
15o, 9o, 65o dan 8o berturut#turut adalah 16,88:K 1816,92K
19,169 dan 517:,525. $edangkan untuk G (e persamaannya adalah 521,525K 176,8:1K 967,57 dan 6911,29. @aris G(e perhitungan sebagian berada di atas garis G (e persamaan, hal ini menunjukkan adanya kesalahan relati yang berungsi sebagai paembanding antar kesalahan pada saat percobaan dengan teorinya, nilai kesalahan relati pada bukaan 1 berturut#turut adalah ::,569HK :,517HK 9:,:5H dan 2,16H. Gilai kesalahan relati pada bukaan 1 yang terbesar ada pada sudut 15o, hal ini dikarenakan pengaruh riksi yang bekerja pada gesekan luida dan dipengaruhi suhu air yang dapat mengakibatkan kinematika 'iskositas berubah, serta pengamatan %aktu dan 'olume yang kurang akurat sehingga mempengaruhi nilai G(e percobaan ketika dimasukkan ke prhitungan. $elanjutnya untuk kran bukaan 2 dapat dibuat graik sebagaimana @ambar 5.8 berikut
+#17
: 7 8 5 N'la' Re 6
9 2 1 1
2
9
6
5
8
7
S!"!# $%& Gambar 5. =ubungan antara Putaran $udut dengan G (e pada Bukaan 2
@raik pada @ambar 5.8 di atas menunjukkan hubungan antara sudut putar dan G(e berbanding lurus, hal ini menunjukkan bah%a semakin besar sudut putar flow control valve maka semakin besar pula nilai bilangan (eynoldnya. Gilai G (e untuk perhitungan pada sudut putar 15 o, 9o, 65o dan 8o berturut#turut adalah 279,96:K 6817,226K 85:,:: dan 28,915. $ehingga dapat diketahui alir an yan didapat pada sudut 15 o adalah transisi, sedangkan untuk sudut 9 o#8o adalah aliran turbulen. =asil perhitungan dan secara 'isualisasi aliran terdapat perbedaan. =al ini menandakan aliran yang terlihat pada percobaan dan hasil perhitungan tidak sesuai, dikarenakan pengamatan )at %arna yang mengalir di test section, serta disebabkan oleh aliran pada pipa pemasukan yang tidak stabil dan adanya gelembung udara pada alat, serta pengaruh gesekan antara luida dengan pipa. @raik hubunga antara G (e percobaan dan G(e persamaan terhadap sudut putar pada flow control valve ditunjukkan oleh @ambar 5.7.
+#1
: 7 8 5 N'la' Re
6 (e Percobaan
9
(e Persamaan
2 1 .JI
1.JI
2.JI
9.JI
6.JI
5.JI
Flowrate (m3/s)
Gambar 5.( =ubungan antara &lowrate dengan Bilangan (eynold pada
Perhitungan dan Bilangan (eynold pada Persamaan Bukaan 1
@ambar 5.7 menunjukan adanya kesesuaian antara persamaan dengan G(e percobaan yang ditunjukan oleh hubungan yang berbanding lurus antara G(e persamaan dan G(e percobaan dengan sudut putar. "imana Gre persamaan untuk sudut 15o, 9o, 65odan 8o berturut#turut adalah 27:9,81K 657,921K 891,576K 175,987 ssedangkan untuk Gre percobaan adalah 279,96:K 6817,226K 85:,:: dan 28K915. ntuk persamaan least square adalah y 4 11:,817D I ::,95 dengan nilai a411:,817 dan b4::,95. @aris G(e persamaan sebagian besar berhimpit dengan garis Gre percobaan. >ika semakin berhimpit, maka semakin akurat data yang didapat. Beberapa titik G(e percobaan ada yang berada diatas dan diba%ah garis G(e persamaan. =al ini menunjukan adanya kesalahan relati. &esalahan relati berungsi sebagai pembanding antara kesalahan pada saat percobaan dengan teorinya. "ari G(e percobaan dan G(e persamaan maka didapatkan kesalahan relatinya pada bukaan 2 berturut#turut 9,212H, ,852H, 9,2H dan 1,2H. Pada sudut 65 o, memiliki kesalahan relati pada percobaan yang paling besar. =al ini dikarenakan pengamatan %aktu dan 'olume yang kurang akurat sehingga mempengaruhi nilai
G(e
percobaan
ketika dimasukan
ke perhitungan.
$elanjutnya untuk kran bukaan 9 dapat dibuat graik pada @ambar 5..
+#1:
12 1 N'la' Re
8 6 2 1
2
9
6
5
8
7
S!"!# $%& Gambar 5.) =ubungan antara Putaran $udut dengan G (e pada Bukaan 9
@raik diatagambar 5. menunjukkan hubungan yang linier antara sudut putar dengan nilai bilangan Reynoldnya. $emakin besar sudut putaran yang mempengaruhi velocity yang menyebabkan airan semakin besar jika sudut putaran flow control valve diperbesar. 3ni menunjukan bah%a flow control valve berpengaruh besar pada pembentukan aliran laminar, transisi atau turbulen. "imana dari hasil perhitungan, besarnya G(e pada sudut putar flow control valve 15o, 9o, 65odan 8o berturut#turut adalah 6:18,287K 85:,::K 56,76 dan ::6,1:. "apat dilihat bha%a sudut 15 A 8 o merupakan aliran turbulen. =asil perhitungan dan secara 'isualisasi aliran terdapat perbedaan, dimana pada 'isualisasi percobaan sudut 15 A 8 o adalah aliran laminar. &etidaksesuaian ini dapat disebabkan oleh kesalahan pengamatan pada sat %arna yang mengalir ditest section, serta disebabkan oleh aliran air pada pipa pemasukan yang tidak stabil dan adanya gelembung udara pada alat, serta pengaruh gesekan antara luida dengan pipa. @raik hubungan antara G(e percobaan dan G(e persamaan terhadap sudut putar pada flow control valve ditunjukkan oleh @ambar 5.:.
+#2
1 : 7 8 N'la' Re
5 6
(e Percobaan
(e Persamaan
9 2 1 9.J#5 9.5J#5 6.J#5 6.5J#5 5.J#5 5.5J#5 8.J#5 8.5J#5 7.J#5 Flowrate (m3/s)
Gambar 5.* =ubungan antara &lowrate dengan Bilangan (eynold pada
Perhitungan dan Bilangan (eynold pada Persamaan Bukaan 1
@ambar 5.: dapat dilihat terdapat kesesuain antara (e persamaan dan (e percobaan dari hubungan linier terhadap velocity ini menunjukan bah%a perhitungan hasil percobaan telah sesuai dengan persamaan yang didapatkan dengan metode least square dapat ditulis y4 119,29D I 9261,89 dengan nilai a4119,29 dan nilai b49261,89. (e percobaan yan didapat dan (e persamaan berbanding lurus dengan sudut putar flow control valve "imana (e persamaan untuk sudut 15 o, 9o, 65odan 8o adalah 6:6,1:7K 889,7556K 997,911 dan 195,6. $emakin berhimpitnya Gre percobaan dengan Gre persamaan maka semakin akurat data yang diperoleh. "ari perbedaan G(e percobaan dan G(e persamaan didapat kesalahan relati pada bukaan 9 berturut#turut adalah ,66HK ,72HK 2,H dan ,:59H. &esalahan relati terbesar ada pada sudut 65o hal ini dikarenakan pengaruh riksi yang bekerja pada gesekan luida dan dipengaruhi suhu air yang dapat mengakibatkan kenmatika 'iskositas berubah, serta pengamatan %aktu dan 'olume kurang akurat sehingga mempengaruhi nilai G(e percobaan ketika dimasukan ke perhitungan. Faktor#aktor yang mempengaruhi Reynold Number adalah bukaan flow control valve* nilai riksi, velocity* diameter pipa, dan 'iskositas kinematika. $emakin besar bukaan pada flow control valve mengakibatkan flowratenya
+#21
meningkat, sehingga bilangan Reynold meningkat. $emakin besar diameter pipa, maka semakin besar nilai bilngan Reynold , semakin besar 'iskositas kinematik suatu luida, maka akan semakin kecil bilangan Reynoldnya. =ubungan antara 'iskositas kinematika dengan G (e adalah semakin besar 'iskositas kinematik maka akan mencegah aliran menuju kondisi turbulen dan kecepatan aliran luida menjadi lembut, sehingga G (e semakinkecil. >adi dapat dikatakan bah%a nilai G (e dan 'iskositas kinematika berbanding terbalik.
+#22
5.5
PENUTUP
5.5.1
&esimpulan &esimpulan yang didapat dalam percobaan ini adalah
# Faktor#aktor yang mempengaruhi reynold number adalah 'iskositas kinematik, diameter pipa, nilai riksi, bukaan flow control valve dan velocity ' $emakin besar putarasan pada flow control valve, maka kecepatan linier juga semakin besar dan G(e akan semakin meningkat. ( Pada bukaan 1, aliran laminar ditandai dengan pola aliran garis lurus yang dibentuk )at %arna di dalam air dan terjadi pda sudu putar 15o, 9o, 65o dengan G(e 16,88:K 1816,92K 19,119. !litan turbulen ditandai dengan aliran )at %arna yang sangat cepat dan terlohat menyatu dengan air, terjadi pada sudut putar 8o dengan nilai Gre 517:,625. ) Pada bukaan 2, jenis akiran transisi ditandai pola aliran bergolak dan tak ber aturan, terjadi pada sudut putar 15 o dengan (e 279,96: dan aliran turbulen terjadi pada sudut putar 9o, 65 o, 8 o dengan nilai (e 687,226K 85:,:: dan 28,915. 5 Pada bukaan 9, jenia aliran yang terjadi semuanya adalah turbulen pada sudut putar 15o, 9o, 65o dan 8 o dengan nilai (e sebesar 5:18,287K 85:,::K 56,76 dan ::6,1:1.
5.5.2
$aran $aran yang dapat diberikan untuk percobaan ini adalah sebaiknya 'ariasi sudut lebih bermacam#macam, agar didapatkan hasil data yang lebih ber'ariasi untuk jenis alirannya.
DA+TAR PUSTA,A
Bro%n, @. @, 1:58. +nit Operation >ohn Eilley and $on. 3nc. Ge% ork. @eankoplis. >. <, 1::7.%ransport ,rocces and Separation ,rosses
,rinciples
disi ). Prentice#=all. Ge% ork. @riskey, (ichard, @. 22. %ransport ,henomena and +nit Opertaion >ohn Eilley and $on 3nc. Ge% ork. ;cakarta $an. 2:. ,engantar &luida 0inamis http 00%%%.gurumuda.com0luida#dinamis "iakses tanggal 1 "esember 215.
LAMPIRAN PERHITUNGAN
"ata yang tersedia •
"iameter pipa pada test section
d 4 ,1 m
•
Luas permukaan pipa
! 4 7,56. 1M 5 m2
•
+iskositas &inematika -2: <
+ 4 ,98. 1M 5m20s
a Pada baukaan 1 sudut putar 15o 1. &lowrate -t "iketahui "itanya >a%ab
+ 4 9,699 . 1M 5m9 t45s t4NO V t 4 t 3,433. 10ˉ5 m 3 4 5s
4 8,88 . 1M8 m90s
2. 1elocity - "iketahui "itanya >a%ab
t 4 8,88 . 1M8 m90ds ! 4 7,56. 1M 5 m2 4 NO Qt 4 A 6,866 . 10 ˉ 6 m 3 / s 4 4 ,7 m0s 7,854. 10ˉ5 m 2
9. Reynold2s number - NRe (e percobaan
4
υ.d V
4
0,087 m/s . 0,01 m 0,836.10 ˉ 5 m 2 / s
4 16,87
6. Reynold2s number - NRe Persamaan dengan metode least square y 4 aD I b
LP +#1
>ika dilakukan metode least square, maka Qy 4 a QD I nb D QD QD Qy 4 a -QD 2 I n bQD QDy 4 aQD2 I bQD D n n QDy 4 n aQD 2 I n bQD R QDQy # n QDy 4 a S-QD 2 bQD
a=
ΣΣ! " # Σ! $Σ%2 & # Σ 2
b =
•
a
=
ΣxΣy – n Σxy
( Σx ) 2
−
=
•
Σ! " a Σ #
n Σx 2
( 150 ) ( '665,0'6 ) & 4 ( 457178,55 ) ( 410 )2 & 4 ( 6750 )
4 6,211 Σ! " a Σ b 4 # ( '665,0'6 ) & ( 84,211 ) $150% = 4 4 #761,861 >adi, nilai persamaannya menjadi y 4 aDIb G(e persamaan 4 6,211 . 15 I -#761,861 4 521,525
|
4
|
(e )er*+aa# " (e )ersamaa# 100(e )ersamaa#
&esalahan (elati 4
|
1040,66' −( 521,525 ) 521,525
4 ::,56H
LP +#2
|
x
100
