Penurunan Tekanan Dalam Pipa Aliran Fluida II

Laporan tetap praktikum instrumentasi dan teknik pengukuran

PENURUNAN TEKANAN DALAM PIPA ALIRAN FLUIDA II

DISUSUN Oleh : Kelompok

: 03

Kelas

: 3EGB

Anggota 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

:

DINA SAFITRI

MEDIO DESTIAN MUHAMMAD MARCO SAYPUTRA PUSPITA ANGGRAINI RIDHO ANUGERAH RIZKA RAHMAWATI YULINDA

Instruktur :

(061440410793) (061440410799) (061440410801) (061440410804) (061440410806) (061440410808) (061440410812)

Dr. Ir. Hj. Rusdianasari, M.Si

Politeknik negeri sriwijaya tahun akademik 2015/2016

PENURUNAN TEKANAN DALAM PIPA ALIRAN FLUIDA II I.

Tujuan Percobaan

Mahasiswa dapat mempelajari kehilangan tekanan dalam singularitas akibat belokan pipa secara praktek dan teori. II.

Peralatan yang Digunakan

Seperangkat alat dynamic of fluids III. Teori Singkat Tinjauan Umum Sistem Perpipaan

Kamus mendefinisikan pipa sebagai cubing panjang dari tanah liat, konkret, metal, kayu, dan seterusnya, untuk mengalirkan air, gas, minyak dan cairan-cairan lain. Pipa yang dimaksud bukan berarti hanya pipa, tetapi fitting- fitting, katup-katup dan komponen-komponen lainnya

yang merupakan

system perpipaan.

Pipa

dan

komponen yang dimaksudkan disini adalah meliputi (Raswari, 1986) : 1. Pipa-pipa (pipes) 2. Jenis-jenis flens (flanges) 3. Jenis-jenis katup (valves) 4. Jenis-jenis alat penyambung (fittings) 5. Jenis-jenis alat-alat sambungan cubing 6. Jenis-jenis alat sambungan cabang o’let 7. Bagian khusus (special item) 8. Jenis-jenis gasket 9. Jenis-jenis baut (boltings) Material-material pipa dibagi dua kelas dasar, metal dan nonmetal. Nonmetal pipa seperti kaca, keramik, plastik dan seterusnya. Pipa metal pun dibagi menjadi dua kelas, besi dan bukan besi. Material besi terdiri dari besi yang umum digunakan pada pipa proses. Besi metal adalah baja karbon, besi tahan karat, baja krome, besi tuang dan seterusnya. Sedang pipa metal bukan besi termasuk aluminium 1.

Sambungan Pada Pipa Ada berbagai macam faktor yang mempengaruhi hilangnya energi di dalam

pipa Jenis-jenis sambungan ikut mempengaruhi hilangnya energi pada pipa. Dengan adanya sambungan dapat menghambat aliran normal dan menyebabkan gesekan tambahan. Pada pipa yang pendek dan mempunyai banyak sambungan, fluida yang mengalir di dalamnya akan mengalami banyak kehilangan energi.

Dalam sistem pipa salah satu konstruksinya adalah menggunakan sambungan yang berfungsi untuk membelokan arah aliran fluida ke suatu tempat tertentu. Salah satu efek

yang

muncul

pada

aliran

ketika

melewati

suatu sambungan yang

berkaitan dengan pola aliran adalah adanya ketidakstabilan aliran atau fluktuasi aliran. Fluktuasi aliran yang terjadi terus menerus pada belokan memberikan

beban

impak

secara

acak

pada

pipa

akan

sambungan tersebut. Akibat

pembeban impak secara acak yang berlangsung terus menerus bisa menyebakan getaran pada pipa. Pada sambungan pipa bekerja gaya yang disebabkan oleh aliran zat cair yang berbelok, disamping berat pipa dan isinya. 2. Cara Penyambungan Pipa Penyambungan tersebut dapat dilakukan dengan : a. Pengelasan Jenis pengelasan yang dilakukan adalah tergantung pada jenis pipa dan penggunaannya, misalnya pengelasan untuk bahan stainless steel menggunakan las busur gas wolfram, dan untuk pipa baja karbon digunakan las metal. b. Ulir (threaded) Penyambungan ini digunakan pada pipa yang bertekanan tidak terlalu tinggi. Kebocoran pada sambungan ini dapat dicegah dengan menggunakan gasket tape pipe. Umumnya pipa dengan sambungan ulir digunakan pada pipa dua inci ke bawah. c. Menggunakan Flens (flange) Kedua ujung pipa yang akan disambung dipasang flens kemudian diikat dengan baut. 3. Kehilangan-kehilangan Energi pada Sistem Perpipaan Pada mekanika fluida telah diperlihatkan bahwa ada 2 macam bentuk kehilangan energi, yaitu : 1. Kehilangan Longitudinal (Longitudinal Losses) Kehilangan longitudinal, yang disebabkan oleh gesekan sepanjang lingkaran pipa. Ada beberapa persamaan yang dapat digunakan dalam menentukan kehilangan longitudinal hf apabila panjang pipa L meter dan diameter

d mengalirkan

kecepatan rata-rata V. Menurut White (1986), salah satu persamaan yang dapat 2 digunakan adalah Persamaan Darcy-Weisbach yaitu :

2

h f =f x

L V x xm d 2g

Dimana : f = faktor gesekan (Darcy friction factor), nilainya dapat diperoleh dari diagram Moody. L = panjang pipa (m) d = diameter pipa (m) 2 Tabel 1. Kekasaran rata-rata pipa komersial

Koefisien Kekasaran Mutlak Permukaan

(M) 10 -3

Tembaga, Timbal, Kuningan,Aluminium (baru) Pipa PVC dan Plastik

0,001 - 0,002 0,0015 - 0,007

(Kaki)

-6 (3,33 - 6,7)10 -5 (0,5 - 2,33)10 -5 Stainless steel 0.015 5x10 -4 Baja komersial pipa 0,045 - 0,09 (1,5 - 3)10 -5 Membentang baja 0.015 5x10 -4 Weld baja 0.045 1.5x10 -4 Baja galvanis 0.15 5x10 -4 Berkarat baja (korosi) 0,15 – 4 (5 - 133)10 -4 Baru besi cor 0,25 - 0,8 (0.82 - 2.62)10 -3 Dikenakan besi cor 0,8 - 1,5 (2,7 - 5)10 -3 Rusty besi cor 1.5 - 2.5 (5 - 8,3) 10 -5 Lembar besi cor atau aspal 0,01 - 0,015 (3,33 - 5)10 -3 Merapikan semen 0.3 1x10 -3 Biasa beton 0,3 – 1 (1 - 3,33)10 -3 Beton kasar 0,3 – 5 (1 - 16,7)10 Terencana kayu 0,18 - 0,9 0.59 - 2.95 -3 Biasa kayu 5 16.7x10 Sumber : http://www.engineeringtoolbox.com/surface-roughnessventilation- ducts-d_209.html

2. Kehilangan Lokal (Local Losses)

Kerugian lokal adalah kerugian head yang disebabkan karena sambungan, belokan, katup, pembesaran/pengecilan penampang, sehingga oleh Messina (1986) dirumuskan dengan : h1 = ho + hb + hc (m) a. Kerugian pada bagian pemasukan Untuk menghitung kerugian head pada bagian pemasukan digunakan rumus dari (Messina, 1986) : h o=ko x

V2 2g

b. Kerugian karena perubahan penampang Kerugian menghitung kerugian head karena perubahan penampang digunakan rumus dari ( saleh, 2003 ) 1 V2 ∆ P= x ζxρ x xL 2 D c. Kerugian karena sambungan Untuk menghitung kerugian head karena belokan digunakan rumus Fuller (Sularso, 2002) : ζ=

IV.

[

( )]

α D 0,131+ 1,847 π 2 Ro

Prosedur Percobaan a. Menutup katup pembuangan yang terletak di bawah tangki b. Mengisi ¾ air dalam tangki c. Menghubungkan steker listrik ke stop kontak d. Memutar pasokan listrik saklar utama dalam posisi horizontal e. Lampu indikator akan menyala

f. Menghubungkan konektor ke pipa yang digunakan konektor (+) pada up stream dan konektor (-) pada down stream g. Menghilangkan udara yang ada dalam selang dengan cara membuka dua katup buangan dan kemudian menutupnya h. Untuk mendapatkan beda tekan sama dengan nol melakukan: 1. Menutup valve yang ada di atas tangki 2. Untuk mendapatkan beda tekan nol membuat laju alir nol, indikator menunjukkan missal x mbar, nilai ini sama dengan 0 atmosfer 3. Menggunakan harga x baar untuk faktor pengurangan setiap pengukuran i. Membuka valve dan menentukan laju alir yang digunakan

V.

DATA PENGAMATAN Digital 1. Pipa ( P2- P3 ) Belokan 1800 Diameter: 26,8 mm Laju alir/Debit (L/hr) 500 1000 1500 2.

ΔP-I (mbar)

ΔP-II (mbar)

ΔP-III (mbar)

Rata-rata

2 3 6

2 3 6

2 3 6

2 3 6

Pipa ( P13- P14 ) Belokan 1350 Diameter: 17,3 mm

Laju alir/Debit (L/hr) 500

ΔP-I (mbar)

ΔP-II (mbar)

ΔP-III (mbar)

Rata-rata

8

8

8

8

1000 1500

20 39

20 39

20 39

20 39

3. Pipa ( P15- P16 ) Pengecilan Pipa Diameter Kecil: 17,3 mm Diameter Besar: 26,8 mm Laju alir/Debit (L/hr) 500 1000 1500

ΔP-I (mbar)

ΔP-II (mbar)

ΔP-III (mbar)

Rata-rata

15 40 81

15 40 81

15 40 81

15 40 81

Dengan menggunakan manometer 4. Pipa ( P13- P14 ) Belokan 1350 Diameter: 17,3 mm Laju alir/Debit (L/hr) 500 1000 1500

ΔP-I (mmH2O)

ΔP-II (mmH2O)

ΔP-III (mmH2O)

Rata-rata

38-30,5 = 7,5 48,4-29,2 = 19,2 65-25,5 = 39,5

38-30,5 = 7,5 49-20,5 = 28,5 65-25,5 = 39,5

38-30,5 = 7,5 49-29 = 20 65,5-25,5 = 40

7,5 22,6 39,7

5. Pipa ( P15- P16 ) Pengecilan Pipa Diameter Kecil: 17,3 mm Diameter Besar: 26,8 mm Laju alir/Debit (L/hr) 500 1000 1500

ΔP-I (mmH2O)

ΔP-II (mmH2O)

ΔP-III (mmH2O)

37,5-22,4 = 15,1 55-13 = 42

36,4-21,2 = 15,2 36,5-21,4 = 15,1 53,9-11,9 = 42 54,2-12,2 = 42 Tidak terbaca

Rata-rata 15,13 42

HASIL PERHITUNGAN digital

1. Pipa (P2-P3) Laju aliran volume/debit (liter/jam 500 Nilai Pengukuran Kehilangan tekanan (mbar) 2 Nilai Perhitungan Laju aliran volume/debit (m3/s) Kecepatan (meter/detik) Koefisien kehilangan tekanan Kehilangan tekanan (Pa)

1,388×1 0-4 0,2461 1,535 23,2186

1000

1500

3

6

2,7778×1 0-4 0,4925 1,535 92,9878

4,1667×104

0,7387 1,535 209,1944

Pipa (P13-P14) Laju alir volume/debit (liter/jam)

500

1000

1500

Nilai Pengukuran Kehilangan tekanan (mbar) 6 Nilai Perhitungan 1,388×1 0-4 0,1737 0,1941 1,4626

Laju alir volume/debit (liter/jam) Kecepatan (meter/detik) Koefisien kehilangan tekanan Kehilangan tekanan (Pa)

18

38

2,7778×1 0-4 0,3476 0,1941 5,8572

4,1667×1 0-4 0,5215 0,1941 13,1838

1000

1500

2,7778×1 0-4 1,183 0,3402 118,91

4,1667×1 0-4 1,773 0,3402 267,09

Pipa (P15-P16) Laju alir volume/debit (liter/jam) 500 Nilai Pengukuran Kehilangan tekanan Nilai Perhitungan 1,388×1 0-4 0,5215 0,3402 23,1072

Laju alir volume/debit (liter/jam) Kecepatan (meter/detik) Koefisien kehilangan tekanan Kehilangan tekanan (Pa) Manual dengan menggunakan Manometer

1. Pipa (P13-P14) Laju aliran volume/debit (liter/jam 500 Nilai Pengukuran Kehilangan tekanan (mbar) Nilai Perhitungan Laju aliran volume/debit (m3/s) Kecepatan (meter/detik) Koefisien kehilangan tekanan Kehilangan tekanan (Pa)

1,388×1 0-4 0,1737 0,1941 1,4494

1000

1500

2,7778×1 0-4 0,4925 0,1941 11,7583

4,1667×104

0,1941 26,4525

Pipa (P15-P16) Laju alir volume/debit (liter/jam) 500 Nilai Pengukuran Kehilangan tekanan (mbar) 1,4638 Nilai Perhitungan Laju alir volume/debit (liter/jam) Kecepatan (meter/detik) Koefisien kehilangan tekanan

1,388×1 0-4 0,2461 0,3402

1000

1500

4,0635

-

2,7778×1 0-4 0,4925 0,3402

-

Kehilangan tekanan (Pa) VI.

1,32884

5,3829

-

PERHITUNGAN

Secara Digital 1. Pipa ( P2 – P3 ) 1800 A. Laju alir 500 L/h Secara Praktek ∆P = 2 mbar = 2 mbar x

1 ¯¿ 1

¯¿ 1,0 x 105 pa x = 200 Pa ¿ 1000 mbar ¿

Secara Teori 



Laju Alir Volume/ Debit 3 3 L 1 dm 1m 1h x Q= 500 h X 1 L 103 dm 3 x 3600 s

3 Q 1,388 x 10−4 m /s A = 5,64 x 10−4 m2

= 0,2461 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ζ=

ζ



1,388 x 10-4 m3/s

Kecepatan V=



=

=

[

3,5

0,0268 m 0,131+1,847 ( ) 2 x 0,016 m

]( ) 180 90

Penurunan Tekanan

=

1 kg x 999 3 x 1,535 x 2 m

B. Laju alir 1000 L/h Secara Praktek

(0,2461)2 2

2

m 2 s

= 23,2186 Pa

0,5

=

1,535

∆P = 3 mbar = 3 mbar x

1 ¯¿ ¯¿ 1,0 x 105 pa 1 x = 300 Pa ¿ 1000 mbar ¿

Secara Teori 

Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm 3 1 m3 1h x Q= 1000 h X 1 L 103 dm 3 x 3600 s

=

2,7778 x 10-4

m3/s  Kecepatan V= 

= 0,4925 m/s


ζ



Q 2,7778 x 10−4 m3 /s A = 5,64 x 10−4 m2

=

[

3,5

0,0268 m 0,131+1,847 ( ) 2 x 0,016 m

]( ) 180 90

0,5

Penurunan Tekanan

=

1 kg x 999 3 x 1,535 x 2 m

(0,4925)2 2

m2 s2

= 92,9878 Pa

C. Laju alir 1500 L/h Secara Praktek ∆P = 6 mbar = 6 mbar x Secara Teori

1 ¯¿ ¯¿ 1,0 x 105 pa 1 x = 600 Pa ¿ 1000 mbar ¿

=

1,535



Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm 3 1 m3 1h Q= 1500 h X 1 L x 103 dm 3 x 3600 s

=

4,1667 x 10-4

m3/s  Kecepatan V= 

= 0,7387 m/s


ζ



Q 4,1667 x 10−4 m3 / s 2 A = 5,64 x 10−4 m

[

=

3,5

0,131+1,847 (

0,0268 m ) 2 x 0,016 m

]( ) 180 90

0,5

=

1,535

Penurunan Tekanan

=

1 kg x 999 3 x 1,535 x 2 m

(0,7387)2 2

m2 s2

= 209,1944 Pa

2. Pipa P13-14 A. Laju Alir Volume 500 (L/h)  Kehilangan Tekanan ∆P = 8 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿

¯¿ 1,0 x 105 pa 1 x 8 mbar x = 800 Pa = 800 ¿ 1000 mbar ¿ 

Volume Aliran / Debit Q = 500 L/h

Q= 500 m3/s 

kg 2 ms

Kecepatan

L h

1 dm 3 1 m3 1h X 1 L x 103 dm 3 x 3600 s

=

1,388 x 10-4

V=



3 Q 1,388 x 10−4 m /s A = 7,99 x 10−4 m2

= 0,1737 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ( ϛ )

S1 2 2,35 x 10−4 m2 2 C = 0,63+0,37 ( S ) =0,63+0,37( 5,64 x 10−4 m 2 ) =0,6942 2 ϛ = 

(

2 2 1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

)

Kehilangan Tekanan (Pa)

V2 2

∆P = ½ ρ ϛ

1 2

=

kg 999 3 0,1941 . . m .

2

(0,1737)

2

m 2 s

= 1,4626 kg / ms2

2

B. Laju Alir Volume 1000 (L/h)  Kehilangan Tekanan ∆P = 20 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿

¯¿ 1,0 x 105 pa 1 x 20mbar x = 2000 Pa = 2000 ¿ 1000 mbar ¿ 

kg ms2


Q= 1000

L h

1 dm 3 1 m3 1h X 1 L x 103 dm 3 x 3600 s

=

2,7778 x

10-4 m3/s



Kecepatan

V=



Q 2,7778 x 10−4 m 3 /s 2 A = 7,99 x 10−4 m

= 0,3476 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ( ϛ ) 2

−4 2 2 S1 2,35 x 10 m 0,63+0,37 ( ) =0,63+0,37( ) =0,6942 −4 2 C= S2 5,64 x 10 m

(

ϛ = 

2

2

1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

)


V2 2

∆P = ½ ρ ϛ

1 2

=

kg 999 3 0,1941 . . m .

(0,4376)2 2

2

m 2 s

= 5,8572 kg / ms2

C. Laju Alir Volume 1500 (L/h)  Kehilangan Tekanan ∆P = 39 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿ 5

¯¿ 1,0 x 10 pa 39 mbar x 1 1000 mbar x = 3900 Pa = 3900 ¿ ¿ 


1 dm 3 1 m3 1h x 3 3x 1 L 10 dm 3600 s

1500L/h x



= 4,167 x 10-4 m3/s

Kecepatan

V=



kg 2 ms

Q 4,167 x 10−4 m3 / s A = 7,99 x 10−4 m 2

= 0,5215 m/s


−4 2 2 S1 2,35 x 10 m C = 0,63+0,37 ( S ) =0,63+0,37( 5,64 x 10−4 m 2 ) =0,6942 2

ϛ =



(

2

2

1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

Kehilangan Tekanan (Pa) ∆P = ½ ρ ϛ

V2 2

)

=

1 2

999

.

2

m 0,2720 2 s 2

kg 0,1941 . m3 .

= 13,1838 kg / ms2

3. Pipa P15-16 A. Laju Alir/Debit 500 L/hr  Kehilangan Tekanan ∆P = 15 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿

¯¿ 1,0 x 105 Pa 15 mbar x 1 1000 mbar x = 1500 Pa = 1500 ¿ ¿ 


1 dm 3 1 m3 1h x 3 3x 1 L 10 dm 3600 s

500L/h x



Q 1,3889 x 10−4 m3 /s A = 7,99 x 10−4 m 2

= 0,5215 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ( ϛ ) Dik : S1 = 2,35 x 10-4 m2 S2 = 5,64 x 10-4 m2 ζ=

ζ=



2

[ ] [ S 1− 1 S2

2,35× 10−4 m 2 1− 5,64 × 10−4 m 2

]

2

= 0,3402

Kehilangan Tekanan (Pa) ∆P =

=

= 1,3889 x 10-4 m3/s

Kecepatan

V=



kg ms2

1 × ζ ×  × v2 4

¿ 1 kg x 0,3402 ×999 3 x ¿ 0,5125m/s)2 4 m

−2

= 23,1072 Pa ×

10 mbar 1 pa

= 0,231072 mbar

B. Laju alir/debit 1000 L/hr  Kehilangan Tekanan ∆P = 40 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿

¯¿ 1,0 x 105 Pa 1 x 40 mbar x = 4000 Pa = 4000 ¿ 1000 mbar ¿ 


1 dm 3 1 m3 1h x x 3 3 1000L/h X 1 L 10 dm 3600 s 

Kecepatan V=



Q 2 , 78 x 10−4 m 3 /s A = 2,35 x 10−4 m2

= 1,183 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ( λ ) Dik : S1 = 2,35 x 10-4 m2 S2 = 5,64 x 10-4 m2 ζ=

ζ=



= 2,78 x 10-4 m3/s

2

[ ] S 1− 1 S2

[

2,35× 10−4 m 2 1− −4 2 5,64 × 10 m

]

2

= 0,3402

Kehilangan Tekanan secara teoritis ∆P =

=

1 × ζ ×  × v2 4 ¿ 1 kg x 0,3402 ×999 3 x ¿ 1,183 m/s)2 4 m

= 118,91 Pa × C. Laju alir/debit 1500

10−2 mbar 1 pa

= 1,1891 mbar

kg 2 ms



Kehilangan Tekanan ∆P = 81 mbar Konversi Satuan :

1 ¯¿

¯¿ 1,0 x 105 pa 1 x 81 mbar x = 8100 Pa = 8100 ¿ 1000 mbar ¿ 


1 dm 3 1 m3 1h x x 3 3 1500L/h X 1 L 3600 s 10 dm 

Kecepatan

Q 4,167 x 10−4 m 3 / s A = 2,35 x 10−4 m2

V=





= 4,167 x 10-4 m3/s

= 1,773 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan ( λ ) Dik : S1 = 2,35 x 10-4 m2 S2 = 5,64 x 10-4 m2 2

ζ=

[ ]

ζ=

[

S 1− 1 S2

2,35× 10−4 m 2 1− −4 2 5,64 × 10 m

]

2

= 0,3402

Kehilangan Tekanan secara teoritis ∆P =

=

1 × ζ ×  × v2 4 ¿ 1 kg x 0,3402 ×999 3 x ¿ 1,773 m/s)2 4 m −2

= 267,09 Pa ×

10 mbar 1 pa

= 2,6709 mbar

Secara Manual dengan menggunakan manometer

kg ms2

1. Pipa P13-14 A. Laju alir/debit 500 L/hr

Secara Praktek ∆P =

( ( 38−30,5 )+ ( 38−30,5 ) + ( 38−30,5 ) ) 3

= 7,5 mmH2O

1 ¯¿ 1 7,5 mmH2O x

¯¿ 1000 mbar × ¿ 760 mmHg 1 mmHg ×¿ 13,6 mmH 2O

= 0,7256 mbar

Secara Teori 

Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm3 1 m3 1h x Q= 500 h X 1 L 103 dm 3 x 3600 s 

Kecepatan V=



Q 1,388 x 10−4 m3 /s A = 7,99 x 10−4 m2

= 0,1737 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan 2 −4 2 2 S1 2,35 x 10 m 0,63+0,37 ( ) =0,63+0,37( ) =0,6942 −4 2 C= S2 5,64 x 10 m

(

ϛ =



= 1,388 x 10-4 m3/s

2 2 1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

)

Penurunan Tekanan ∆P = ½ ρ ϛ

=

1 2

V2 2

kg 999 3 0,1941 . . m .

B. Laju alir/debit 1000 L/hr

Secara Praktek

(0,1737)2 2

2

m 2 s

= 1,4494kg / ms2

∆P =

( ( 49,4−29,2 ) + ( 49−29,5 ) + ( 49−29 )) 3

1 ¯¿ ¯¿ 1000 mbar 1 × ¿ 760 mmHg 22,6 mmH2O x 1 mmHg ×¿ 13,6 mmH 2O

= 22,6 mmH2O

= 2,1865 mbar

Secara Teori 

Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm 3 1 m3 1h x Q= 1000 h X 1 L 103 dm 3 x 3600 s 

Kecepatan V=



Q 2,7778 x 10−4 m3 /s A = 5,64 x 10−4 m 2

= 0,4925 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan S1 2 2,35 x 10−4 m2 2 0,63+0,37 ( ) =0,63+0,37( ) =0,6942 −4 2 C= S2 5,64 x 10 m

(

ϛ =



= 2,7778x 10-4 m3/s

2 2 1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

)

Penurunan Tekanan 2 V ∆P = ½ ρ ϛ 2

=

1 2

kg 999 3 0,1941 . . m .

2

m (0,4925) 2 s 2 2

= 11,7583 kg / ms =

0,117583 mbar C. Laju alir/debit 1500 L/hr

Secara Praktek ∆P =

( ( 65−25,5 )+ ( 65−25,5 )+ (65,5−25,5 ) ) 3

= 39,7 mmH2O

1 ¯¿ 1 39,7 mmH2O x


= 3,8409 mbar

Secara Teori 

Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm 3 1 m3 1h Q= 1500 h X 1 L x 103 dm 3 x 3600 s 

Kecepatan V=



Q 4,1667 x 10−4 m3 / s A = 5,64 x 10−4 m 2

= 0,7387 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan S1 2 2,35 x 10−4 m2 2 0,63+0,37 ( ) =0,63+0,37( ) =0,6942 C= S2 5,64 x 10−4 m2

(

ϛ =



= 4,1667 x 10-4 m3/s

2

2

1 1 −1 = −1 =0,1941 C 0,6942

) (

)

Penurunan Tekanan 2

∆P = ½ ρ ϛ

=

1 2

V 2

kg 999 3 0,1941 . . m .

(0,7387)2

2

m 2 s

2

= 26,4525 kg / ms =

0,264525 mbar 2. Pipa P15-16

A. Laju alir 500 L/h Secara Praktek ∆P =

( ( 37,5−22,4 ) + ( 36,4−21,2 ) + ( 36,5−21,4 )) 3

= 15,13 mmH2O

1 ¯¿ 1 15,13 mmH2O x


= 1,4638 mbar

Secara Teori 



Laju Alir Volume/ Debit L 1 dm3 1 m3 1h Q= 500 h X 1 L x 103 dm 3 x 3600 s Kecepatan V=



= 1,388 x 10-4 m3/s

Q 1,388 x 10−4 m3 /s A = 5,64 x 10−4 m2

= 0,2461 m/s

Koefisien Kehilangan Tekanan 2 S1 ζ = 1− S 2

[ ]

ζ= 

[

2,35× 10−4 1− −4 5,64 × 10

2

]

= 0,3402

Penurunan Tekanan 1 v2 × ∆P = 2 ζ ×  × D ×L m2 1 kg s2 x 0,3402 ×999 3 x × 0,35 2 0,0268 m m (0,2461)2

=

= 132,8835 Pa ×

10−2 mbar 1 pa

= 1,32884 mbar

B. Laju Alir Volume 1000 (L/h) Secara praktek 

Kehilangan Tekanan

∆P =

( ( 55−13 )+ (53,9−11,9 )+ (54,2−12,2 )) 3

= 42 cmH2O

1 ¯¿ 1 42 mH2O x




= 4,0635 mbar


1000L/h x





= 2,7778 x 10-4 m3/s

Kecepatan

Q 2,7778 x 10−4 m3 /s A = 5,64 x 10−4 m2

V=



1 dm 3 1 m3 1h x 3 3x 1 L 10 dm 3600 s

= 0,4925 m/s


ζ=

[ ]

ζ=

[

S 1− 1 S2

2,35× 10−4 1− 5,64 × 10−4

2

]

= 0,3402


∆P =

=

1 × ζ×× 2

v2 ×L D

1 kg x 0,3402 ×999 3 x 2 m

= 538,2890 Pa ×

m2 s2 × 0,35 0,0268 m

(0,4925)2

10−2 mbar 1 pa

= 5,3829 mbar

VII.

ANALISA PERCOBAAN

Praktikum kali ini yaitu penurunan tekanan dalam pipa aliran fluida II yang bertujuan untuk dapat mempelajari kehilangan tekanan dalam singularitas akibat belokan pipa secara praktek dan teori ialah tentang penurunan tekanan pada sambungan pipa dan perubahan luas penampang pipa. Pada praktikum kali ini, penurunan tekanan yang diukur yaitu pada belokan pipa P2-P3, pipa P1314 ,

dan pipa P15-P16

dan juga perubahan luas penampang pipa yaitu

perbesaran pipa dan pengecilan pipa. Kehilangan tekanan adalah kehilangan energi akibat gesekan fluida terhadap sambungan pipa. Pengukuran kehilangan tekanan pada praktikum ini dilakukan secara digital dan dengan menggunakan manometer. Di mana secara digital menggunakan detector valve dan mentransdusikan dalam bentuk sinyal listrik dan kemudian terbaca secara digital nilai dari penurunan tekanannya. Selanjutnya dilakukan pengukuran penurunan tekanan secara manual menggunakan manometer H2O. Penurunan tekanan yang terjadi pada pengukuran manual dapat diketahui dari selisih P2- P1.

Pada

praktikum ini menggunakan variasi sambungan/ belokan dan

variasi debit air yaitu 500 L/hr, 1000 L/hr, dan 1500 L/hr. Variasi debit tersebut untuk mengetahui besarnya penurunan tekanan dengan adanya perbedaan kecepatan aliran fluida yang berhubungan langsung dengan besarnya gaya gesek yang terjadi. Selanjutnya dari hasil perhitungan, dapat diketahui bahwa pada sambungan P2-P3 apabila laju alir fluida semakin besar maka nilai penurunan tekanan / rugi tekan akibat gesekan yang terjadi akan semakin besar. Sesuai dengan prinsip Bernouli bahwa dalam suatu aliran fluida peningkatan kecepatan fluida berbanding lurus dengan penurunan tekanan yang terjadi. Pada sambungan pipa P13-P14m juga sama halnya bahwa semakin besar laju alir fluida maka penurunan tekanannya juga semakin besar, dimana penurunan tekanan tersebut terjadi akibat adanya gesekan fluida terhadap pipa pada sambungan pipa tersebut. Diketahui juga adanya penurunan tekanan saat terjadi perubahan luas penampang pipa. Hubungan perbandingan lurus terjadi juga pada perbesaran pipa dan pengecilan pipa. Apabila laju alir fluida semakin besar maka gaya gesek dan penurunan tekanan yang terjadi juga semakin besar. Dapat dianalisa bahwa besar atau kecilnya penurunan tekanan ini disebabkan oleh adanya koefisien gesek, semakin besar koefisien gesek maka semakin besar kerugian geseknya dan semakin kecil koefisien gesek maka semakin kecil kerugian geseknya. Koefisien gesek ini berarti suatu nilai (biasanya berkisar antara 0-1) yang berlaku tetap untuk satu benda yang menentukan energi yang harus dikeluarkan untuk memindahkan suatu benda dan artinya adalah semakin besar koefisien gesek maka semakin besar energi yang harus digunakan untuk memindahkan fluida tersebut. Pada percobaan pipa P2-P3 dan P13-P14, dapat diketahui bahwa kerugian gesek yang terjadi lebih besar penurunan tekanannya pada P13-P14 dikarenakan pada pipa P13-P14 diameter penampangnya lebih kecil daripada penampang belokan pipa p2-p3 , yaitu dengan diameter 17,3 mm, sehingga kerugian geseknya akan semakin besar dengan kecilnya luas penampang pipa. Hal demikian juga dijelaskan oleh adanya kerugian gesek pada perbesaran dan pengecilan pipa yaitu bahwa saat pengecilan pipa kerugian tekanan akan semakin besar dan pada pembesaran pipa kerugian tekanan akan semakin kecil

dikarenakan oleh kecilnya penampang pipa sehingga kecepatan fluida naik dan semakin besar gaya gesek yang terjadi. Kehilangan tekanan yang paling besar adalah pada pipa P13- P14 hal ini dikarenakan diameter pada pipa P13-P14 lebih kecil dibandingkan pada pipa P2P3 dan P14-P15, karena semakin kecil diameter pipa maka akan semakin besar nilai koefisien gesek dan juga menyebabkan penurunan tekanan yang terjadi akan semakin besar.

VIII.

KESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum penurunan tekanan dalam pipa aliran fluida II 

dapat disimpulkan bahwa : Apabila laju alir fluida/ debit semakin besar maka kehilangan tekanannya juga semakin besar dikarenakan semakin besar laju alir fluida maka gesekannya akan



semakin besar. Kehilangan tekanan dalam suatu aliran fluida dalam pipa dapat disebabkan oleh



adanya sambungan pipa yang menyebabkan adanya gesekan fluida terhadap pipa. Nilai koofisien kehilangan tekanan berbanding lurus dengan besarnya kehilangan tekanan, hal ini dikarenakan semakin besar nilai koefisien gesek maka semakin



besar energi yang diperlukan untuk melakukan gerakan pada fluida. Penurunan tekanan pada pengecilan pipa akan lebih besar dibandingkan pada pembesarana pipa hal ini juga dipengaruhi oleh diameter penampanmg pipa, semakin kecil diameter maka semakin besar gaya geseknya begitupun sebaliknya.

DAFTAR PUSTAKA 

 

Penuntun Praktikum Instrumentasi dan Teknik Pengukuran.”Penurunan Tekanan dalam Pipa Aliran Fluida II”.Teknik Kimia Prodi DIV Teknik Energi. Politeknik Negeri Sriwijaya : Palembang 2015. Anonim. https://id.scribd.com/doc/249405949/MEKANIKAFLUIDAPERCOBAAN-II-SINGULARITAS-PIPA (diakses tanggal 20-09-2015 Anonim. http://binderismine.blogspot.co.id/2013/01/laporan-praktikum-mekanikafluida.html (diakses tanggal 20-09-2015)

GAMBAR ALAT

Penurunan Tekanan Dalam Pipa Aliran Fluida II

Recommend Documents