Teori Dasar Mekanika Fluida

BAB II DASAR TEORI II.1. Aliran Fluida

Fluida atau zat cair (termasuk uap air dan gas) dibedakan dari benda padat karena kemampuannya untuk mengalir. Fluida lebih mudah mengalir karena ikatan molekul dalam fluida jauh lebih kecil dari ikatan molekul dalam zat padat, akibatnya fluida mempunyai hambatan yang relatif kecil pada perubahan bentuk karena gesekan. gesekan. Zat padat mempertahankan suatu bentuk dan ukuran yang tetap, sekalipun suatu gaya yang besar diberikan pada zat padat tersebut, zat padat tidak mudah berubah bentuk maupun volumenya, sedangkan zat cair dan gas, zat cair tidak mempertahankan bentuk yang tetap, zat cair mengikuti bentuk wadahnya dan volumenya dapat diubah hanya jika diberikan padanya gaya yang sangat besar dan gas tidak mempunyai bentuk dan maupun volume yang tetap,gas akan berkembang mengisi seluruh wadah. Karena fase cair dan gas tidak mempertahankan suatu bentuk yang tetap, keduanya mempunyai kemampuan untuk mengalir. Dengan demikian kedua – duanya sering secara kolektif disebut sebagai fluida.

II.2. Sifat Dasar Fluida

Cairan dan gas disebut fluida , sebab zat cair tersebut dapat mengalir. Untuk mengerti aliran fluida maka harus mengetahui beberapa sifat dasar fluida. Adapun sifat – sifat dasar fluida yaitu; kerapatan (density), berat jenis (specific gravity), tekanan (pressure), kekentalan (viscosity).

Universitas Sumatera Utara

II.2.1. Kerapatan (density)

Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ ( ρ ρ adalah huruf kecil Yunani yang dibaca “rho”), didefinisikan sebagai mass per satuan volume. ρ=

dimana

m v

[kg/m ] 3

(2-1)

3

ρ = kerapatan

(kg/m )

m = massa benda

(kg)

v = volume

(m )

3

Pada persamaan 2-1 diatas, dapat digunakan untuk menuliskan massa, dengan persamaan sebagai berikut : M = ρ v [ kg ]

(2-2)

Kerapatan adalah suatu sifat karakteristik setiap bahan murni. Benda tersusun atas bahan murni, misalnya emas murni, yang dapat memiliki berbagai ukuran ataupun massa, tetapi kerapatannya akan sama untuk semuanya. 3

Satuan SI untuk kerapatan adalah kg/m . Kadang kerapatan diberikan dalam 3

3

3

g/cm . Dengan catatan bahwa jika kg/m = 1000 g/(100 cm) , kemudian kerapatan 3

yang diberikan dalam g/cm harus dikalikan dengan 1000 untuk memberikan hasil 3

3

dalam kg/m . Dengan demikian kerapatan air adalah 1,00 g/cm , akan sama dengan 3

1000 kg/m . Berbagai kerapatan bahan diunjukkan pada tabel II-1. Dalam tabel II-1 tersebut ditetapkan suhu dan tekanan karena besaran ini akan dipengaruhi kerapatan bahan (meskipun pengaruhnya pengaruhnya kecil untuk zat cair).


Tabel II-1 : Berbagai kerapatan (density) bahan 3

Bahan

Kerapatan ρ (kg/m )

Cair 0

3

Air pada suhu 4 C

1.00 х 10

Darah, plasma

1.03 х 10

Darah seluruhnya

1.05 х 10

Air laut

1.025 х 10

Raksa

13.6 х 10

Alkohol, alkyl

0.79 х 10

Bensin

0.68 х 10

3 3 3

3 3 3

Gas

Udara

1.29

Helium

0.179

Karbon dioksida

1.98 0

Uap air pada suhu 100 C

0.598 0

Kerapatan ditetapkan pada suhu 0 C dan tekanan 1 atm, kecuali ditentukan lain

II.2.2. Berat jenis (specific gravity)

Berat jenis suatu bahan didefinikan sebagai perbandingan kerapatan bahan terhadap kerapatan air. Berat jenis (specific gravity disingkat SG) adalah besaran murni tanpa dimensi maupun satuan, dinyatakan pada persamaan 2-3 dan 2-4 sebagai berikut : 3

ρc (g/cm ) Untuk fluida cair SGc =

3

(2-3)

ρw (g/cm )

3

ρg (g/cm ) Untuk fluida cair SGg =

(2-4) 3

ρa (g/cm )


Dimana

ρc

3 = massa massa jenis jenis cairan (g/cm )

ρw =

3 (g/cm )

massa jenis air

3 (g/cm )

ρg

= massa jenis gas

ρa

= massa jenis udara (g/cm )

3

II.2.3. Tekanan (pressure)

Tekanan didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya F dianggap bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan A, maka :

P =

dimana

F A

[ kg/m2 ]

(2-5) 2

P = tekanan

(kg/m )

F = gaya

(kg) 2

A = luas permukaan (m )

2

Satuan tekanan dalam SI adalah N/m . Satuan ini mempunyai nama resmi 2

Pascal (Pa), untuk penghormatan terhadap Blaise Pascal dipakai 1 Pa = 1 N/m . 2

Namun untuk penyederhanaan, sering menggunakan N/m . Satuan lain yang 2

2

digunakan adalah dyne/cm , lb/in , (kadang disingkat dengan “psi”), dan kg/cm 2

2

2

(apabila kilogram adalah gaya : yaitu, 1 kg/cm = 10 N/cm ). Sebagai contoh perhitungan tekanan, seorang dengan berat 60 kg yang kedua 2

kakinya menutupi luasan 500 cm akan menggunakan tekanan sebesar : F/A = m.g/A = (60 kg х 9,8 m/det2) / 0,050 m2 = 11760 kg/m2 = 12

х

4

10

2

N/m .terhadap tanah. Jika orang tersebut berdiri dengan satu kaki atau dua kaki

dengan luasan yang lebih kecil, gayanya akan sama tetapi karena luasannya menjadi 1

⁄ 2 maka tekanannya akan menjadi dua kali yaitu 24

х

4

2

10 N/m .


Konsep tekanan sangat berguna terutama dalam berurusan dengan fluida. Sebuah fakta eksperimental menunjukkan bahwa fluida menggunakan tekanan ke semua arah. Hal ini sangat dikenal oleh para perenang dan juga penyelam pen yelam yang secara

langsung merasakan tekanan air pada seluruh bagian tubuhnya. Pada titik tertentu dalam fluida diam, tekanan sama untuk semua arah. Ini diilustrasikan dalam II-1. Bayangan fluida dalam sebuah kubus kecil sehingga kita dapat mengabaikan gaya gravitasi yang bekerja padanya. Tekanan pada suatu sisi harus sama dengan tekanan pada sisi yang berlawanan. Jika hal ini tidak benar, gaya netto yang bekerja pada kubus ini tidak akan sama dengan nol, dan kubus ini akan bergerak hingga tekanan yang bekerja menjadi sama.

Gambar II-1 : tekanan adalah sama di setiap arah dalam suatu fluida pada kedalaman

tertentu jika tidak demikian maka fluida akan bergerak

Tekanan dalam cairan yang mempunyai kerapatan seragam akan bervariasi terhadap kedalaman. Bayangan sebuah titik yang terletak pada kedalaman h dibawah permukaan cairan seperti yang ditunjukkan pada gambar II-2 sebagai berikut :

Gambar II-2 : Tekanan pada kedalaman h dalam cairan

Tekanan yang disebabkan oleh cairan pada kedalaman h ini disebabkan oleh berat kolom cairan di atasnya. Dengan demikian gaya yang bekerja pada luasan


tersebut adalah F = mg = ρ Ahg,dengan Ah adalah volume kolom tersebut, ρ adalah kerapatan cairan (diasumsikan konstan), dan g adalah percepatan gravitasi. Kemudian tekanan P, adalah P =

F A

=

ρgh

A

P = ρ.g.h

[ kg/m2 ]

(2-6)

[ kg/m2 ]

(2-7)

Dengan demikian, tekanan berbanding lurus dengan kerapatan cairan, dan kedalaman cairan tersebut. Secara umum, tekanan pada kedalaman yang sama dalam cairan yang seragam sama. Persamaan 2-7, berlaku untuk fluida yang kerapatannya konstan

dan tidak berubah terhadap kedalaman – yaitu, jika fluida tersebut tak dapat dimampatkan (incompressible). Ini biasanya merupakan pendekatan yang baik untuk fluida (meskipun pada kedalaman yang sangat dalam didalam lautan, kerapatan air naik terutama akibat pemampatan yang disebabkan oleh berat air dalam jumlah besar diatasnya ). Dilain pihak, gas dapat mampat, dan kerapatannya dapat bervariasi cukup besar terhadap perubahan kedalaman. Jika kerapatannya hanya bervariasi sangat kecil, persamaan 2-8 berikut dapat digunakan untuk menentukan perbedaan tekanan ∆p pada ketinggian yang berbeda dengan ρ adalah kerapatan rata-rata ∆p = ρ g ∆h

dimana :

[ mmHg ]

(2-8)

∆p = perbedaan tekanan

( mmHg )

ρ = kerapatan

( kg/m )

g

( m/det )

= gravitasi

∆h = pertambahan kedalaman

3

2

(m)


II.2.4. Kekentalan (viscosity)

Kekentalan (viscosity) didefinisikan sebagai gesekan internal atau gesekan fluida terhadap wadah dimana fluida itu mengalir. Ini ada dalam cairan atau gas, dan pada dasarnya adalah gesekan antar lapisan fluida yang berdekatan ketika bergerak melintasi satu sama lain atau gesekan antara fluida dengan wadah tempat ia mengalir. Dalam cairan, kekentalan disebabkan oleh gaya kohesif antara molekul-molekulnya sedangkan gas, berasal tumbukan diantara molekul-molekul tersebut.

Kekentalan fluida yang berbeda dapat dinyatakan secara kuantatif dengan koefisien kekentalan, η yang didefinisikan dengan cara sebagai berikut :

Fluida diletakkan diantara dua lempengan datar. Salah satu lempengan diam dan yang lain dibuat bergerak. Fluida yang secara langsung bersinggungan dengan masingmasing lempengan ditarik pada permukaanya oleh gaya rekat diantara molekulmolekul cairan dengan kedua lempengan tersebut. Dengan demikian permukaan fluida sebelah atas bergerak dengan laju v yang seperti lempengan atas, sedangkan fluida yang bersinggungan dengan lempengan diam bertahan diam. Kecepatan bervariasi secara linear dari 0 hingga v seperti ditunjukkan gambar II-3. Lempengan bergerak Fluida

v

gradien kecepatan

F I

Lempengan diam Gambar 2-3 : Penentuan kekentalan

Kenaikan kecepatan dibagi oleh jarak dengan perubahan ini dibuat – sama dengan v/I – disebut gradien kecepatan. Untuk menggerakkan lempengan diatas memerlukan


gaya, yang dapat dibuktikan dengan menggerakkan lempengan datar melewati genangan fluida. Untuk fluida tertentu, diperoleh bahwa gaya sebagai berikut :

F=

FL

[ kg/m2 ]

I

(2-9)

Untuk fluida yang berbeda, fluida yang kental, diperlukan gaya yang lebih besar. Tetapan kesebandingan untuk persamaan ini didefinisikan sebagai koefisien kekentalan, η :

η=

dimana :

FL

[ Pa.s ]

AV

(2-10)

2

F = gaya (kg/m (kg/m ) 2

A = luasan fluida yang bersinggungan bersinggungan dengan setiap lempengan ( m ) 2

V = kecepatan fluida (m/detik ) 2

L = Jarak lempengannya lempengann ya (m ) η = koefisien koefisien kekentalan kekentalan ( pa.s )

Penyelesaian Penyelesaian untuk η untuk η, kita peroleh

η

= FI/vA. Satuan SI untuk η untuk η adalah N.s/m

2

2

= Pa.s (pascal.detik). Dalam sistem cgs, satuan ini adalah dyne.s/cm dan satuan ini disebut poise (P). Kekentalan sering dinyatakan dalam centipoises (cP), yaitu 1/100 poise. Tabel II-2 menunjukkan daftar koefisien kekentalan untuk berbagai fluida. Suhu juga dispesifikasikan, karena mempunyai efek yang berpengaruh dalam menyatakan kekentalan cairan ; kekentalan cairan seperti minyak motor, sebagai contohnya, menurun dengan cepat terhadap kenaikan suhu.


Tabel II-2. Koefisien kekentalan untuk berbagai fluida Fluida

Suhu

Koefisien kekentalan η (Pa.s)

Air

-

0

1,8 х 10

20

1,0 х 10

100

0,3 х 10

-3 -3

-3 4 х 10

Darah seluruh tubuh

37

Plasma darah

37

1,5 х 10

Alkohol ethyl

20

1,2 х 10

Mesin – mesin (SAE 10)

30

200 х 10

Gliserin

20

1500 х 10

Udara

20

0,018 х 10

Hidrogen

0

0.009 х 10

100

0.013 х 10

Uap air

-3 -3 -3 -3 -3 -3 -3

1 Pa.s = 10 P = 1000 cP

II.3. Aliran dalam tabung

Jika fluida tidak mempunyai kekentalan, ia dapat mengalir melalui tabung atau pipa mendatar tanpa memerlukan gaya. Oleh karena itu adanya kekentalan, perbedaan tekanan antara kedua ujung tabung diperlukan untuk aliran mantap setiap fluida nyata, misalnya air atau minyak didalam pipa. Laju alir dalam tabung bulat bergantung pada kekentalan fluida, perbedaan tekanan, dan dimensi tabung. Seorang ilmuan Perancis J.L Poiseuille (1977-1869), yang tertarik pada fisika sirkulasi darah (yang menamakan “poise”), menentukan bagaimana variabel yang mempengaruhi mempengaruhi laju aliran fluida yang tak dapat mampat yang menjalani aliran laminar dalam sebuah tabung silinder. Hasilnya dikenal sebagai persamaan Poiseuille sebagai berikut :


4 πr ( P1 – P2 )

Q

=

[ m3 /detik ]

(2-11)

8ηL

dimana :

r

= jari-jari dalam tabung ( m )

L

= panjang tabung ( m )

P1-P2 = perbedaan tekanan pada kedua ujung (atm) 2

η

= kekentalan (P.s/m )

Q

= laju aliran volume (m /detik)

3

II.3.1. Persamaan Kontiunitas

Gerak fluida didalam suatu tabung aliran haruslah sejajar dengan dinding tabung. Meskipun besar kecepatan fluida dapat berbeda dari suatu titik ke titik lain didalam tabung. Pada gambar II-4 menunjukkan tabung aliran untuk membuktikan persamaan kontinuitas.

Gambar II-4 : Tabung aliran membuktikan persamaan kontinuitas

Pada gambar II-4, misalkan pada titik P besar kecepatan adalah V 1, dan pada titik Q adalah V2. Kemudian A1 dan A2 adalah luas penampang tabung aliran tegak lurus pada titik Q. Didalam interval waktu∆t waktu ∆t sebuah elemen fluida mengalir kira -kira sejauh V∆t. V∆t. Maka massa fluida ∆m 1 yang menyeberangi A 1 selama interval waktu ∆t adalah ∆m = ρ1 A1 V1 ∆t

(2-12)

dengan kata lain massa ∆m1/∆t adalah kira -kira sama dengan ρ1A1V1. Kita harus mengambil ∆t cukup kecil sehingga didalam interval waktu ini baik V maupun A


tidak berubah banyak pada jarak yang dijalani fluida, sehingga dapat ditulis massa di titik P adalah ρ1A1V1 massa di titik Q adalah ρ2A2V2, dimana ρ1 dan ρ2 berturut-turut adalah kerapatan fluida di P dan Q. Karena tidak ada fluida yang berkurang dan bertambah maka massa yang menyeberangi setiap bagian tabung per satuan waktu haruslah konstan. Maka massa P haruslah sama dengan massa di Q, sehingga dapatlah ditulis;

atau

ρ1A1V1 = ρ2A2V2

(2-13)

ρA V

(2-14)

= konstan

Persamaan (2-15) berikut menyatakan hukum kekekalan massa didalam fluida. Jika fluida yang mengalir tidak termampatkan, dalam arti kerapatan konstan maka persamaan (2-15) dapat ditulis menjadi : A1 V1 = A2 V2

(2-15)

AV

(2-16)

= konstan

Persamaan diatas dikenal dengan persamaan kontinuitas.

II.4. Jenis dan Karakteristik Fluida

Hal yang berhubungan dengan jenis dan karakteristik aliran fluida yang dimaksudkan disini adalah profil aliran dalam wadah tertutup (pipa umumnya). Profil aliran dari fluida yang melalui pipa, akan dipengaruhi oleh gaya momentum fluida yang membuat fluida bergerak di dalam pipa, gaya viscous/gaya gesek yang menahan aliran pada dinding pipa dan fluidanya fl uidanya sendiri (gesekan internal) dan juga dipengaruhi oleh belokan pipa, valve sebagainya. sebagainya.


Jenis aliran fluida terbagi dalam 2 bagian yaitu : 1. Aliran Laminar 2. Aliran Turbulen Pada gambar II-5 dibawah ini diperlihatkan profil aliran fluida :

Gambar II-5 : Jenis aliran fluida

Laminer berasal dari bahasa latin “thin plate” yang berarti plate tipis atau aliran sangat halus. Pada aliran laminer, gaya viscous (gesek) yang relatif besar mempengaruhi kecepatan aliran sehingga semakin mendekati dinding pipa, semakin rendah kecepatannya. Secara teori, aliran ini berbentuk parabola dengan bagian tengah mempunyai kecepatan paling pinggir mempunyai kecepatan paling rendah akibat adanya gaya gesekan. Pada aliran turbulen, gaya momentum aliran lebih besar dibandingkan gaya gesekan dan pengaruh dari dinding pipa menjadi kecil. Karenanya aliran turbulen memberikan profil kecepatan yang lebih seragam dibandingkan aliran laminer, walaupun pada lapisan fluida dekat dinding pipa tetap laminer. Profil kecepatan pada daerah transisi antara laminer dan turbulen dapat tidak stabil dan sulit untuk diperkirakan karena aliran dapat menunjukkan sifat dari daerah aliran laminer maupun turbulen atau osilasi antara keduanya. Pada beberapa tempat, aliran turbulen dibutuhkan untuk pencampuran zat cair. Pola aliran laminar dan turbulen diperlihatkan pada gambar II-6 dibawah ini.


Gambar II-6 : Pola aliran Turbulen dan Laminer

Untuk mengetahui jenis aliran fluida dilakukan dengan apa yang disebut dengan bilangan Reynolds (Rd).

RD = Gaya momentum Gaya Gesek RD = 3160 х Q х SG (Liquid) ηхD

Dimana : Rd

(2-17)

= Bilangan Reynolds 3

Q

= Laju aliran

(m /menit)

SG

= spesific gravity

(g/cm )

η

= Koefisien kekentalan

(kg/m )

D

= Diameter pipa

(m )

3

3

2

Besarnya bilangan Reynold yang terjadi pada suau aliran dalam pipa dapat menunjukkan apakah profil aliran tersebut luminer atau turbulen. Biasanya angka Rd <2000 merupakan batas aliran laminer dan angka lebih besar dari Rd >2300 dikatakan aliran turbulen. Sedangkan Rd diantara keduanya dinyatakan sebagai aliran transisi. Karakteristik lain yang mempengaruhi pengukuran laju aliran adalah temperatur dan tekanan fluida tersebut, khususnya bila fluida tersebut adalah fluida gas. Hal ini disebabkan karena massa jenis ( ρ) fluida gas sangat dipengaruhi oleh kedua besaran yang disebutkan diatas.


Jenis aliran fluida didalam pipa tergantung pada beberapa faktor, yaitu : 1. Kecepatan fluida (V) didefinisikan besarnya debit aliran yang mengalir persatuan luas. Q

[ m/detik ]

V =

2.

(2-18)

A Debit (Q) didefinisikan suatu kecepatan aliran fluida yang memberikan

banyaknya volume fluida dalam pipa.

[ m3detik ]

Q =AхV

Dimana

(2-19)

V = kecepatan aliran (m) 3

Q = laju aliran (m ) 2

A = luas pipa (m )

II.5. Pengenalan Alat Ukur

Didalam pabrik-pabrik pengolahan dilengkapi dengan berbagai macam alat pengoperasian. Setiap peralatan saling mendukung antara satu peralatan dengan peralatan lainnya. Untuk mencapai hasil yang diinginkan maka diperlukan peralatan pendukung. Salah satu peralatan pendukung yang penting dalam suatu pabrik adalah peralatan instrument pabrik. Peralatan instrument i nstrument merupakan bagian dari kelengkapan keterpasangan keterpasangan peralatan yang dapat dipergunakan untuk mengetahui dan memperoleh sesuatu yang dikehendaki dari suatu kegiatan kerja peralatan mekanik. Salah satu peralatan instrument yang penting adalah alat ukur. Penggunaan alat ukur dalam pabrik sangat banyak digunakan, ini bertujuan untuk menjaga agar hasil yang diinginkan sesuai dengan kebutuhan sehingga perlu adanya peliharaan/perawatan peliharaan/perawatan dari alat ukur. Alat-alat

ukur

instrument

yang

dipergunakan

untuk

mengukur

dan

menunjukkan besaran suatu fluida disebut sebagai alat ukur aliran fluida, yaitu ;


1. Alat Ukur Primer Yang dimaksud dengan alat ukur primer adalah bagian alat ukur yang berfungsi sebagai alat perasa. 2. Alat Ukur Sekunder Alat ukur sekunder adalah bagian yang mengubah dan menunjukkan besaran aliran yang dirasakan alat perasa supaya dapat dibaca. Alat ukur yang sering kita jumpai di dalam pabrik dibagi menurut fungsinya yaitu; a. Alat Pengukur Aliran Alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan aliran dari fluida yang mengalir. b. Alat pengukur tekanan Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran tekanan dari fluida. c. Alat pengukur tinggi permukaan cairan Alat yang digunakan untuk mengukur ketinggian permukaan fluida d. Alat pengukur temperature Alat yang digunakan untuk mengukur dan menunjukkan besaran temperatur.

II.5.1. Tujuan pengukuran aliran fluida

Tujuan dari pada pengukuran aliran fluida adalah 1. Untuk mencegah mencegah kerusakan peralatan 2. Mendapatkan mutu produksi yang yang diinginkan diingi nkan dan 3. Mengontrol jalannya proses.


II.6. Jenis Alat Ukur Aliran Fluida

Jenis alat ukur aliran fluida yang paling banyak digunakan diantara alat ukur lainnya adalah alat ukur aliran fluida jenis beda tekanan. Hal ini dikarenakan oleh konstruksinya yang sederhana dan pemasangannya yang mudah. Alat ukur aliran beda tekanan dibagi atas empat jenis : 1. Venturi Meter 2. Plat Orifice 3. Nozzle 4. Pitot Tube

II.6.1. Tabung Venturi Tabung Venturi adalah suatu alat yang terdiri dari pipa dengan penyempitan

dibagian tengah yang dipasang di dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kecepatan aliran suatu zat cair. Fluida yang digunakan pada venturi meter ini dapat berupa cairan gas dan uap. Tabung Venturi ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanannya dapat dilihat pada gambar II-7. Sedangkan alat untuk menunjukkan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer tabung U. Tabung Venturi memiliki kerugian praktek tertentu karena harganya mahal, memerlukan ruang yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah. Untuk sebuah tabung venturi tertentu dan sistem manometer tertentu, kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.


Pada venturi ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan kebagaian inle cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada bagian inlet cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian throat. Kemudian fluida akan masuk kebagian throat, pada bagian throat i nilah tempat-tempat pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Laju fluida akan melewati bagian akhir dari tabung venturi yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimanan bagian kecil berada pada throat dan pada outlet cone ini tekanan akan kembali normal. Jika aliran melalui tabung venturi benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meteran tentulah sama persis dengan tekanan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan. Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang dirancang dengan tepat.

Gambar II-7. Tabung Venturi


Tabung Venturi terdiri dari 4 bagian yaitu: a.

Bagian inlet Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lobang pengambilan tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.

b.

Inlet cone Bagian inlet yang berbentuk seperti kerucut yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida

c.

Throat (leher) Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir, dimana pada bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone

d.

Outlet cone Bagian akhir dari venturi meter yang merupakan kebalikan dari inlet cone.

II.6.2. Plat Orifice Plat orifice merupakan pengukur aliran yang paling murah, paling mudah

pemasangannya tetapi kecil juga ketelitiannya di antara pengukur-pengukur aliran jenis head flow meter. Pelat orifice merupakan plat yang berlubang dengan piringan pirin gan tajam. Pelat-pelat ini terbuat dari bahan-bahan yang kuat. selain terbuat dari logam, ada juga orificenya yang terbuat dari plastic agar tidak terpengaruh oleh fluida yang menglir (erosi atau korosi).


II.6.3. Nozzle Flow nozzle sama halnya dengan Plat Orifice yaitu terpasang diantara dua

flens. Flow nozzle biasa digunakan untuk aliran fluida yang besar, sedangkan plat orifice digunakan untuk aliran fluida yang kecil. Karena flow nozzle mempunyai lubang besar dan kehilangan tekanan lebih kecil dari pada plat orifice sehingga flow nozzle dipakai untuk fluida kecepatan tinggi seperti uap tekanan tinggi pada temperatur tinggi dan untuk penyediaan air ketel. Flow nozzle ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanannya. Sedangkan alat untuk menunjukkan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah berupa manometer. Pada flow nozzle kecepatan bertambah dan tekanan semakin berkurang seperti dalam venturi meter. Dan alir an fluida akan keluar secara bebas setelah melewati lubang flow nozzle sama seperti pada plat orifice. Flow nozzle terdiri dari dua bagian utama dapat dilihat pada gambar II-8, yaitu bagian yang melengkung dan bagian yang silinder. Pada flow nozzle tap-up stream atau tap awal ditempatkan pada jarak yang sama dengan diameter dari pipa yang digunakan, sedangkan untuk tap-down stream atau tap akhir ditempatkan pada jarak setengah dari diameter pipa yang digunakan.

Gambar II-8 : Flow Nozzle


II.6.4. Pitot Tubes

Nama pitot tubes datang dari konsepsi Henry De Pitot Pada tahun 1732. Pitot tubes mengukur besaran aliran fluida dengan jalan menghasilkan beda tekanan yang diberikan oleh kecepatan fluida itu sendiri, dapat dilihat pada gambar II-9, sama halnya seperti plat orifice, pitot tubes membutuhkan dua lubang pengukur tekanan untuk menghasilkan sesuatu beda tekanan. Pada pitot tube ini biasanya fluida yang digunakan adalah jenis cairan dan gas. Pitot tubes terbuat dari stainless steel dan kuningan.

Gambar II-9 : Pitot Tube

Pada dasarnya prinsip kerja dari keempat alat ini sama yaitu bila aliran fluida yang menglir melalui alat ini maka akan terjadi perbedaan tekanan sebelum dan sesudah alat ini. Beda tekanan menjadi lebih besar bila laju arus yang diberikan kepada alat ini bertambah.


Teori Dasar Mekanika Fluida

Recommend Documents