Aliran Air Dlm Pipa

(1)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT atas karunia dan rahmat-Nya Dengan mengucapkan puji syukur atas kehadirat Allah SWT atas karunia dan rahmat-Nya praktikan

praktikan dapat dapat menyusun menyusun laporan laporan lengkap lengkap ini. ini. Dengan Dengan menyusun menyusun laporan laporan ini ini praktikan praktikan buatbuat berdasarkan

berdasarkan dari dari hasil hasil praktikum praktikum yang yang di di lakukan lakukan di di laboratorium laboratorium mesin mesin fakultas fakultas teknik teknik universitas pancasila.

universitas pancasila. rakti

raktikum yang kum yang diadakadiadakan n di laboratoridi laboratorium um ini! bertujuaini! bertujuan n untuk menciptauntuk menciptakan kan tenaga kerjatenaga kerja yang terampil dan terlatih serta siap pakai di dunia kerja.

yang terampil dan terlatih serta siap pakai di dunia kerja. Ti

Tidak dak lulupa pa penpenululis is menmengugucacapkapkan n teteririma ma kakasisih h kepkepadada a papara ra asassisiststen en yayang ng tetelalahh membimbing di dalam pelaksanaan praktikum aliran fluida dalam pipa! dan juga kepada para membimbing di dalam pelaksanaan praktikum aliran fluida dalam pipa! dan juga kepada para rekan-rekan yang telah membantu di dalam penyusunan laporan lengkap ini. Dengan besar rekan-rekan yang telah membantu di dalam penyusunan laporan lengkap ini. Dengan besar harapan semoga laporan ini dapat diterima! juga praktikan berharap agar laporan ini bermanfaat harapan semoga laporan ini dapat diterima! juga praktikan berharap agar laporan ini bermanfaat bagi pembaca dan bagi saya khususnya.

bagi pembaca dan bagi saya khususnya.

"akarta!

"akarta! #$ #$ %ktober %ktober &'#(&'#(

Siva Nur )itria Siva Nur )itria

(2)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

1.1 Latar Latar BelakangBelakang

*#+ Aliran fluida ,cairan atau gas di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa *#+ Aliran fluida ,cairan atau gas di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. eberapa komponen dasar yang berkaitan sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. eberapa komponen dasar yang berkaitan dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri! sambungan pipa ,

dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri! sambungan pipa , fitting fitting  yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang diinginkan! peralatan pengatur laju aliran ,katup-katup dan pompa-pompa atau diinginkan! peralatan pengatur laju aliran ,katup-katup dan pompa-pompa atau turbin-turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida.

turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida.

ada aliran fluida di dalam pipa! lapisan fluida pada dinding mempunyai kecepatan nol. ada aliran fluida di dalam pipa! lapisan fluida pada dinding mempunyai kecepatan nol. /apisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan /apisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan yang semakin besar! dengan kecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

yang semakin besar! dengan kecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

ada kenyataannya! distribusi kecepatan aliran fluida dalam pipa bergantung pada jenis ada kenyataannya! distribusi kecepatan aliran fluida dalam pipa bergantung pada jenis aliran dalam pipa. "enis aliran juga memegang peranan penting dalam penentuan gaya aliran dalam pipa. "enis aliran juga memegang peranan penting dalam penentuan gaya frik

friksi yang si yang bekerjbekerja a pada fluida. Alirpada fluida. Aliran an fluifluida da di di dalam sebuah pipa dalam sebuah pipa mungkimungkin n merupamerupakankan aliran laminar atau turbulen.

aliran laminar atau turbulen. 2

2 MMaakkssuud d ddaan n TTuujjuuaann #

# 00eenneentntuukkan an hhububuunnggaann pressur pressuree dropdrop dengan kecepatan aliran menggunakan suatu dengan kecepatan aliran menggunakan suatu orifice

orifice.. &

& 0e0engngamamatati efei efek perk perububahahan dian diamamataterer orificeorifice terhadap diameter pipa dengan melihat terhadap diameter pipa dengan melihat penurunan tinggi tekanan pada tiap

penurunan tinggi tekanan pada tiap orificeorifice yang digunakan. yang digunakan. 1

1 0e0enenentntukukan karan karakakteteririststikik OrificeOrificemeter.meter. 2

2 0en0enententukan ukan karkaraktakterierististik 3k 3eenturnturimeimeterter.. (

( 0e0enenentntukukan alan aliriran paan pada T da T &' pi&' pipa # ipa # incnchihi..

# #

(3)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

1.1 Latar Latar BelakangBelakang

*#+ Aliran fluida ,cairan atau gas di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa *#+ Aliran fluida ,cairan atau gas di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. eberapa komponen dasar yang berkaitan sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. eberapa komponen dasar yang berkaitan dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri! sambungan pipa ,

dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri! sambungan pipa , fitting fitting  yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang diinginkan! peralatan pengatur laju aliran ,katup-katup dan pompa-pompa atau diinginkan! peralatan pengatur laju aliran ,katup-katup dan pompa-pompa atau turbin-turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida.

turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida.

ada aliran fluida di dalam pipa! lapisan fluida pada dinding mempunyai kecepatan nol. ada aliran fluida di dalam pipa! lapisan fluida pada dinding mempunyai kecepatan nol. /apisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan /apisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan yang semakin besar! dengan kecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

yang semakin besar! dengan kecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

ada kenyataannya! distribusi kecepatan aliran fluida dalam pipa bergantung pada jenis ada kenyataannya! distribusi kecepatan aliran fluida dalam pipa bergantung pada jenis aliran dalam pipa. "enis aliran juga memegang peranan penting dalam penentuan gaya aliran dalam pipa. "enis aliran juga memegang peranan penting dalam penentuan gaya frik

friksi yang si yang bekerjbekerja a pada fluida. Alirpada fluida. Aliran an fluifluida da di di dalam sebuah pipa dalam sebuah pipa mungkimungkin n merupamerupakankan aliran laminar atau turbulen.

aliran laminar atau turbulen. 2

2 MMaakkssuud d ddaan n TTuujjuuaann #

# 00eenneentntuukkan an hhububuunnggaann pressur pressuree dropdrop dengan kecepatan aliran menggunakan suatu dengan kecepatan aliran menggunakan suatu orifice

orifice.. &

& 0e0engngamamatati efei efek perk perububahahan dian diamamataterer orificeorifice terhadap diameter pipa dengan melihat terhadap diameter pipa dengan melihat penurunan tinggi tekanan pada tiap

penurunan tinggi tekanan pada tiap orificeorifice yang digunakan. yang digunakan. 1

1 0e0enenentntukukan karan karakakteteririststikik OrificeOrificemeter.meter. 2

2 0en0enententukan ukan karkaraktakterierististik 3k 3eenturnturimeimeterter.. (

( 0e0enenentntukukan alan aliriran paan pada T da T &' pi&' pipa # ipa # incnchihi..

# #

(4)

BAB II

TERI DA!AR

2.1

2.1 TeTe"r# "r# DasarDasar er

ercobcobaan- aan- perpercobacobaan an alialiran ran flfluiduida a daldalam am pippipa a ini ini memmemperpergungunakan akan 44 FLUID FLUID CIRCUIT SYSTEM EXPERIMENT

CIRCUIT SYSTEM EXPERIMENT 5 yang skemanya dapat dilihat pad gambar #.5 yang skemanya dapat dilihat pad gambar #.

ada dasarnya alat ini terdri dari empat bah piipa yang pada gambar diberi nomer ada dasarnya alat ini terdri dari empat bah piipa yang pada gambar diberi nomer # sampai 2! pompa dengan motor ,( tangki penampung air ,6! sejumlah katup dan # sampai 2! pompa dengan motor ,( tangki penampung air ,6! sejumlah katup dan fiting

fiting ! alat pengukur aliran ,$!7 dan 8! katup-katup pengukur tekanan ,&& s9d 21 . ! alat pengukur aliran ,$!7 dan 8! katup-katup pengukur tekanan ,&& s9d 21 . :kuran pipa adalah

:kuran pipa adalah :

:kkuurraan n nnoommiinnaall DiiaamD meetteer r lluuaarr DDiiaammeetteer r ddaallaamm #

# iinn ##!!##&&((iinn ##!!''&&(( iinn ;

;iinn ''..77$$(( iinn ''!!$$77(( iinn <

<iinn ''!!66&&(( iinn ''!!((22(( iinn 1

19977 iinn ''!!2211''iinn ''!!2211'' iinn Ta$le 2.1

Ta$le 2.1 :kuran ipa :kuran ipa =atup-katup #' sampai #8!

=atup-katup #' sampai #8! fiting fiting tertentu ,&'!&# dan tangka dapat dihubungkan tertentu ,&'!&# dan tangka dapat dihubungkan satu sama lain oleh pipa-pipa tersebut dengan mengatur katup sedemikian rupa sehingga satu sama lain oleh pipa-pipa tersebut dengan mengatur katup sedemikian rupa sehingga jalur

jalur aliran aliran dapat dapat berlangsung berlangsung sepeerti sepeerti yang yang dikehendaki! dikehendaki! dengan dengan cara cara ini! ini! dapat dapat disusundisusun sampai && sirkuit baik sirkuit terbuka maupun sirkuit tertutup.

sampai && sirkuit baik sirkuit terbuka maupun sirkuit tertutup. eng

engukuukuran ran tektekanaanan n dildilakuakukan kan dendengan gan dua dua paspasang ang manmanomeometer ter ,21,21-21-21yayangng terpasang dalam satu kerangka. =atup-katup pengukuran ditempatkan pada ujun terpasang dalam satu kerangka. =atup-katup pengukuran ditempatkan pada ujun masing-ma

masising ng pipipa pa yayaititu u kakatutup p ,&,&&-&-1'1'! ! ,&,&1-1-1#1#! ! ,&,&2-2-1&1&! ! dadan n ,&,&(-(-1111! ! sesedadangngkan kan kakalalauu diperlukan tersedia katup pengukuran di tengah pipa yaitu katup &6 sampai &8.

diperlukan tersedia katup pengukuran di tengah pipa yaitu katup &6 sampai &8. &

&

1 1 =

=aattup up ##6! T&6! T&' ' dadann eelloo!! &# &# tertersedsedia ia pulpula a katkatup-kup-katuatup p penpengukugukuran ran untuntuk uk men

(5)

ven

venturturimeimeterter. . =at=atup up 22!222!2( ( dan dan 1& 1& dipdipakaakai i untuntuk uk menmengatgatur ur sirsirkuit kuit yang yang dikdikehenehendakdakii ter

tertuttutup up dan dan terterbukabuka. . TTanangka gka 2$ 2$ dibdibuat uat trtransansparparant ant untuntuk uk menmengamgamati ati sisifat fat alialiran ran didi dalamnya laminar atau turbulen.

dalamnya laminar atau turbulen. 2.2

2.2 Pengert#an Pengert#an %lu#da%lu#da *1!2+ )luida adalah >at

*1!2+ )luida adalah >at yang berubah yang berubah bentuk secara terus-mbentuk secara terus-menerus bila terkena teganganenerus bila terkena tegangan geser.?aya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Tegangan geser geser.?aya geser adalah komponen gaya yang menyinggung permukaan. Tegangan geser pada

pada suatu suatu titik titik adalah adalah nilai nilai batas batas perbandingan perbandingan gaya gaya geser geser terhadap terhadap luas luas dengandengan berkurangnya

berkurangnya luas luas hingga hingga menjadi menjadi titik titik tersebut. tersebut. Suatu Suatu >at >at cair cair ditempatkan ditempatkan di di antara antara duadua buah

buah plat plat sejajar! sejajar! dengan dengan jarak jarak antara antara yang yang kecil kecil dan dan besar besar sedemikian sedemikian luasnya luasnya sehinggasehingga keadaan pada tepi-tepi plat dapat diabaikan. lat ba@ah terpasang tetap dan suatu gaya ) keadaan pada tepi-tepi plat dapat diabaikan. lat ba@ah terpasang tetap dan suatu gaya ) ditetapkan pada plat atas! yang mengerahkan tegangan geser )9A pada >at apapun yang ditetapkan pada plat atas! yang mengerahkan tegangan geser )9A pada >at apapun yang terda

terdapat di pat di antarantara a plat-plat-plat. A ialplat. A ialah luas ah luas plat atas satuannya ,mplat atas satuannya ,m&&_{. ila gaya ) menyebabkan}_{. ila gaya ) menyebabkan}

plat bergerak dengan

plat bergerak dengan suatu kecepatan suatu kecepatan ,bukan nol satuannya ,bukan nol satuannya ,N! betapapun ke,N! betapapun kecilnya )! makacilnya )! maka kita dapat menyimpulkan bah@a >at di antara kedua plat tersebut adalah fluida. Termasuk kita dapat menyimpulkan bah@a >at di antara kedua plat tersebut adalah fluida. Termasuk fluida adalah air! gas dan

fluida adalah air! gas dan >at padat. Aliran ,>at padat. Aliran , flo! flo! fluida ada tiga macam yaitu  fluida ada tiga macam yaitu  #.

#. =ece=ecepatpatan fan fluiluida mda mengaengalir lir ,m9,m9s!s! &.

&. DeDebibit ,t ,babanynyakaknynyaa #olu$e#olu$e fluida mengalir per satuan @aktu ,l9dtk! fluida mengalir per satuan @aktu ,l9dtk! 1

1.. ""uummllaah h ,,#olu$e#olu$e fluida yang mengalir  fluida yang mengalir untuk selang @aktu tertentu untuk selang @aktu tertentu ,liter! ,liter! galon.galon. "enis alat ukur aliran ,

"enis alat ukur aliran , flo! flo!  sebsebenarenarnya nya sansangat gat banybanyak! ak! pada pada dasdasarnyarnya a dapdapat at dibdibagiagi menjadi tiga bagian besar yaitu 

menjadi tiga bagian besar yaitu  %&

%& 'e'e(d F(d Flolo! Me! Meteterr)) *&

*& +r+re( e( FlFlo! o! MeMeteterr)) ,&

,& PosPositiiti#e Di#e Displspl(ce$(ce$ent Ment Meteeterr&&

2 2 2

(6)

*(+ %sborne Beynolds )BS ,&1 Agustus #72& - &# )ebruari #8#& adalah seorang *(+ %sborne Beynolds )BS ,&1 Agustus #72& - &# )ebruari #8#& adalah seorang inovator Anglo-C

inovator Anglo-Crlandia yang menonjol dalam memahami drlandia yang menonjol dalam memahami dinamika fluida. Secarainamika fluida. Secara terpisah! penelitian tentang perpindahan panas antara padatan dan cairan memba@a terpisah! penelitian tentang perpindahan panas antara padatan dan cairan memba@a perbaikan dalam boiler dan desain kondensor.

perbaikan dalam boiler dan desain kondensor.

Beynolds paling terkenal mempelajari kondisi di mana aliran fluida dalam pipa Beynolds paling terkenal mempelajari kondisi di mana aliran fluida dalam pipa beralih

beralih dari dari aliran aliran laminar laminar ke ke aliran aliran turbulen. turbulen. Dari Dari percobaan percobaan ini ini datang datang berdimensiberdimensi bilangan

bilangan Beynolds Beynolds untuk untuk kesamaan kesamaan dinamis dinamis - - rasio rasio gaya gaya inersia inersia kepada kepada pasukan pasukan kental.kental. Beynolds juga mengusulkan apa yang sekarang dikenal sebagai Beynolds - rata-rata arus Beynolds juga mengusulkan apa yang sekarang dikenal sebagai Beynolds - rata-rata arus bergolak!

bergolak! di di mana mana jumlah jumlah seperti seperti kecepatan kecepatan dinyatakan dinyatakan sebagai sebagai jumlah jumlah komponen komponen meanmean dan berfluktuasi. Bata-rata tersebut memungkinkan untuk deskripsi massal dari aliran dan berfluktuasi. Bata-rata tersebut memungkinkan untuk deskripsi massal dari aliran turbulen! misalnya dengan menggunakan

turbulen! misalnya dengan menggunakan Beynolds rata-rata- persamaan Navier - Stokes.Beynolds rata-rata- persamaan Navier - Stokes. ubl

ublikaikasi si daldalam am dindinamiamika ka flfluiduida a dimdimulai ulai pada pada a@aa@al l #7$#7$'-a'-an n . . 0od0odel el teoteoritritisis terakhirnya diterbitkan pada pertengahan #78'-an masih merupakan kerangka matematis terakhirnya diterbitkan pada pertengahan #78'-an masih merupakan kerangka matematis standar yang digunakan saat ini.

standar yang digunakan saat ini.

=ontribusi Beynolds untuk mekanika fluida tidak hilang pada desainer kapal. =ontribusi Beynolds untuk mekanika fluida tidak hilang pada desainer kapal. =emampuan untuk membuat model skala kecil kapal! dan ekstrak data prediksi yang =emampuan untuk membuat model skala kecil kapal! dan ekstrak data prediksi yang berguna

berguna sehubungan sehubungan dengan dengan kapal kapal ukuran ukuran penuh! penuh! tergantung tergantung langsung langsung pada pada pencobapencoba mener

menerapkan apkan prinsprinsip-prip-prinsip insip turbuturbulensi lensi BeynolBeynolds ds untuk untuk perhitperhitungan ungan hambathambatan an friksfriksi!i! bersama

bersama dengan dengan aplikasi aplikasi yang yang tepat tepat dari dari teori teori WiWilliam lliam )roude )roude tentang tentang energi energi gelombanggelombang gravi

gravitasi dan tasi dan propagapropagasi. Beynolds si. Beynolds sendisendiri ri memilmemiliki iki sejumsejumlah lah makalmakalah ah tentantentang g desaidesainn kapal diterbitkan dalam Transaksi /embaga of

kapal diterbitkan dalam Transaksi /embaga of Naval Architects.Naval Architects.

Dalam mekanika fluida! bilangan Beynolds adalah rasio antara gaya inersia ,vsE Dalam mekanika fluida! bilangan Beynolds adalah rasio antara gaya inersia ,vsE terhadap gaya viskos ,F9/ yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut terhadap gaya viskos ,F9/ yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. ilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan dengan suatu kondisi aliran tertentu. ilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang

jenis aliran yang berbeda! misalnya berbeda! misalnya laminar dan laminar dan turbulen. Namanya turbulen. Namanya diambil dari %sbornediambil dari %sborne Beynolds ,#72&G#8#& yang mengusulkannya pada tahun #771.

Beynolds ,#72&G#8#& yang mengusulkannya pada tahun #771.

( (

(7)

ilangan merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan! seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain! untuk memberikan kriteria untuk menentukan d-n($ic si$ilitude& "ika dua pola aliran yang mirip secara geometris! mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula! memiliki nilai bilangan tak berdimensi yang relevan! keduanya disebut

memiliki kemiripan dinamis.

Ga($ar 2.1 Hksperimen %sborne Beynolds

Bumus bilangan Beynolds umumnya diberikan sebagai berikut

ℜ=

ρ vs L μ

=

v_s L v

=

Gayainersia Gaya viskos dengan #s  =ecepatan fluida L  anjang karakteristik

F  3iskositas absolut fluida dinamis I  3iskositas kinematik fluida ,I J F 9 E

E  =erapatan ,densitas fluida

(8)

0isalnya pada aliran dalam pipa! panjang karakteristik adalah diameter pipa! jika penampang pipa bulat! atau diameter hidraulik! untuk penampang tak bulat.

2.) Al#ran La(#nar

*7+ Aliran laminar dalah aliran fluida yang ditunjukkan dengan gerak partikel-partikel fluidanya sejajar dan garis-garis arusnya halus. Dalam aliran l($iner ! partikel-partikel fluida seolah-olah bergerak sepanjang lintasan-lintasan yang halus dan lancar! dengan satu lapisan meluncur secara mulus pada lapisan yang bersebelahan. Sifat kekentalan >at cair berperan penting dalam pembentukan aliran l($iner . Aliran laminer bersifat

ste(d-maksudnya alirannya tetap. 4Tetap5 menunjukkan bah@a di seluruh aliran air! debit alirannya tetap atau kecepatan aliran tidak berubah menurut @aktu.

Aliran fluida pada pipa! dia@ali dengan aliran l($iner kemudian pada fase berikutnya aliran berubah menjadi aliran turbulen. )ase antara l($iner menjadi turbulen disebut aliran transisi. Aliran laminar mengikuti hukum Ne@ton tentang viskositas yang menghubungkan tegangan geser dengan laju perubahan bentuk sudut. Tetapi pada viskositas yang rendah dan kecepatan yang tinggi aliran laminar tidak stabil dan berubah menjadi aliran turbulen. isa diambil kesimpulan mengenai ciri- ciri aliran laminar yaitu fluida bergerak mengikuti garis lurus! kecepatan fluidanya rendah! viskositasnya tinggi dan lintasan gerak fluida teratur antara satu dengan yang lain.

Ga($ar 2.2 Aliran L($iner

(9)

2.* Al#ran Tur$ulen

=ecepatan aliran yang relatif besar akan menghasilakan aliran yang tidak laminar melainkan komplek! lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara satu dengan yang lain. Sehingga di dapatkan ciri dari lairan turbulen yaitu tidak adanya keteraturan dalam lintasan fluidanya! aliran banyak bercampur! kecepatan fluida tinggi! panjang skala aliran besar dan viskositasnya rendah. =arakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran! yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel-partikel cairan di seluruh penampang aliran. :ntuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminar! terdapat suatu angka tidak bersatuan yang disebut Angka Beynold ,Beynolds Nu$er . Angka ini dihitung dengan persamaan reaksi tersebut.

Be J ,2 v B 9 ϑ

Dimana 

Be J Angka Beynold ,tanpa satuan 3 J =ecepatan rata-rata ,ft9s atau m9s B J "ari-jari hydraulik ,ft atau m

J 3iskositas kinematis! tersedia dalam tabel sifat-sifat cairan ,ft&9s atau m&9s

ϑ

0enurut hasil percobaan oleh Beynold! apabila angka Beynold kurang dari pada &'''! aliran biasanya merupakan aliran laminer. Apabila angka Beynold lebih besar daripada 2'''! aliran biasanya adalah turbulen. Sedang antara &''' dan 2''' aliran dapat laminer atau turbulen tergantung pada faktor-faktor lain yang mempengaruhi.

Ga($ar 2.& Aliran Turbulen

(10)

2.+ Al#ran Trans#s#

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Aliran berdasarkan bisa tidaknya di co$pres 

a Co$pressile flo!! dimana aliran ini merupakan aliran yang mampu

mampat.

b Inco$pressile flo!! aliran tidak mampu mampat.

Hmpat faktor penting dalam pengukuran aliran fluida dalam pipa adalah  a =ecepatan fluida.

b )riksi9gesekan fluida dengan pipa. c 3iskositas9kekentalan fluida.

d Densitas9kerapatan fluida.

2., Al#ran Manta-  Steady/

*8+ Aliran air dikatakan ste(d- ,mantap apabila kelajuan air pada setiap titik tertentu setiap saat adalah konstan. Kal ini berarti pada titik tersebut kelajuannyaakan selalu konstan. Kal ini barati pada aliran ste(d- ,mantap kelajuan pada satu titik tertentu adalah tetap setiap saat! meskipun kelajuan aliran secara keseluruhan itu berubah9berbeda. Aliran ste(d- ini akan banyak dijumpai pada aliran air yang memiliki kedalaman yang cukup! atau pada aliran yang yang memiliki kecepatan yang kecil. Sebagai contoh aliran steady ini adalah aliran laminer! yakni bah@a arus air memiliki arus yang sederhana , stre($line9arus tenang! kelajuan gerak yang kecil dengan dimensi vektor kecepatannya berubah secara continue dari nol pada dinding dan maksimum pada sumbu pipa ,dimensi

linearnya kecil dan banyak terjadi pada air yang memiliki kekentalan rendah.

Aliran mantap terjadi jika di sembarang titik! kecepatan partikel-partikel fluida yang bersifat sama pada jangka @aktu yang berurutan. "adi! kecepatannya tetap terhadap @aktu

atau dv9dt J '! tapi bisa berubah-ubah pada titik-titik yang berbeda-bedaatau terhadap jarak. Lontoh aliran yang meliputi keadaan-keadaan aliran mantap! misalnya jalur-jalur pipa yang mnegalirkan cairan pada keadaan .e(d tetap atau mulut sempit ,orifice yang

mengalir pada keadaan tetap! menggambarkan aliran mantap.

(11)

2.0 Al#ran T#dak Manta-  Non Steady/

Aliran air dikatakan tidak mantap ,non ste(d- apabila kecepatan pada setiap tempat tertentu dan setiap saat tidak konstan. Kal ini berarti bah@a pada aliran ini kecepatan v sebagai fungsi dari @aktu.

Dalam aliran ini elemen penyusun air akan selalu berusaha menggabungkan diri satu sama lain dengan elemen air di sekelilingnya meskipun aliran secara keseluruhan berlangsung dengan lancar. Lontoh aliran tidak ste(d- ini adalah aliran turbulen! yakni bah@a partikel dalam fluida mengalami perubahan kecepatan dari titik ke titik dan dari

@aktu ke @aktu berlangsung secara tidak teratur ,acak. %leh sebab itu aliran turbulen biasanya terjadi pada kecepatan air yang tinggi dengan kekentalan yang relatif tinggi serta

memiliki dimensi linear yang tinggi! sehingga terdapat kecenderungan berolak selama pengalirannya.

2. Head l"ss  %r#3t#"n l"ss -ada -#-a 4"r#5"ntal

*6+ Kead loss biasanya dinyatakan dengan satuan panjang. Sehingga untuk persamaan ,&! Kead /oss adalah harga Mp yang dinyatakan dengan satuan panjang mmKg atau inchKg. Karga ) sendiri bergantung pada tipe alirannya. :ntuk aliran laminar! dimana N Be  &#''! berlaku persamaan 

D

g

/

L

f

F

c. . . & & = OOOOOOOOOOO... ,&.# :ntuk aliran turbulen dengan N Be P 2'''! berlaku persamaan

ρ µ & & . . . 1&

D

/

L

g

F

c = OOOOOOOOOO.. ,&.&

2.16 Head loss & Friction loss -ada Elbow

Sambungan-sambungan didalam pipa! misalnya elo!! kran! #(l#e) tee akan mengganggu pola aliran fluida dan menyebabkan terjadinya rugi gesekan atau Friction Loss& Friction Loss ini biasanya dinyatakan sebagai rugi gesekan yang setara dengan panjang pipa lurus. :ntuk 2(o_{Elo!! dengan diameter pipa # in G 1 in! misalnya! maka}

(12)

#'

setara dengan panjang pipa #( Q D! sedangkan untuk 8'o_{Hlbo@! dengan diameter 197 in G}

&!( in! misalnya maka setara dengan panjang pipa 1' Q D.

ersamaan-persamaan yang digunakan didalam pipa .ori0ont(l) termasuk untuk menentukan 'e(d Loss juga berlaku untuk elo! dengan catatan elo! juga dalam posisi .ori0ont(l didalam sistem perpipaan. Kasil pengujian head loss menunjukkan bah@a! sudut sambungan belokkan berbanding lurus dengan .e(d loss. Semakin besar sudut sambungan belokan pipa! nilai .e(d loss yang dihasilkan semakin besar. Kal ini disebabkan oleh perbedaan tinggi tekan pada sebelum dan setelah belokan pipa yang semakin meningkat. Kasil pengujian menunjukkan bah@a kecepatan air berbanding terbalik dengan sudut sambungan belokan pipa! semakin besar sudut sambungan belokan pipa maka kecepatan air semakin kecil! dan sebaliknya semakin kecil sudut sambungan belokan pipa kecepatan air semakin besar. Kal tersebut disebabkan karenan @aktu yang diperlukan lebih lama untuk sudut belokan yang semakin besar ,Karuo Tahara!Sularso.&'''.

2.11 Friction Loss -ada Enlargement dan Contraction

:ntuk pipa dimana diameternya berubah kecil kebesar! pipa pertama dengan diameter D# dan pipa kedua dengan diameter D&! atau Enl(rge$ent ! dan pipa masih didalam posisi

.ori0ont(l ! tidak ada kerja pada sistem! maka MR J'! W J ' dengan persamaan 

ρ

p

g

/

F

c ∆ + ∆ = − & & OOOOOOOOO. ,&.1 "ika ∆ p

ρ sangat kecil!dan bisa diabaikan terhadap harga dari

∆ v2

2gc ! maka 

∆ v2

2gc

(13)

##

2.12 Pressure Drop

Pressure menunjukkan penurunan tekanan dari titik # ke titik & dalam suatu sistem aliran fluida. enurunan tekanan!biasa dinyatakan juga dengan

M

saja. "ika manometer yang digunakan adalah manometer air raksa!dan beda tinggi air raksa dalam manometer K ft! maka 

Mp J K ,

ρ

Kg g9g OOOOO.... ,&.(

Pressure drop adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik di dalam pipa atau aliran air. enurunan Tekanan adalah hasil dari gaya gesek pada fluida seperti yang mengalir melalui tabung. ?aya gesek disebabkan oleh resistensi terhadap aliran. )aktor utama yang mempengaruhi resistensi terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui pipa dan viskositas fluida. Aliran cairan atau gas selalu akan mengalir ke arah perla@anan sedikit ,kurang tekanan. ada aliran satu fase! pressure drop dipengaruhi oleh Beynold nu$er yang merupakan fungsi dari viskositas!

densitas fluida dan diameter pipa ,Deslia rima. &'##. 2.1& Gesekan dala( -#-a

?esekan pada pipa dapat menyebabkan hilangnya energi mekanik fluida. ?esekan inilah yang menetukan aliran fluida dalam pipa! apakah laminar atau turbulen. ?esekan juga dapat menimbulkan panas pada pipa sehingga merubah energi mekanik menjadi

energi panas ,kalor.

Dalam aplikasi kesehariannya! ada banyak sekali bentuk dan model pipa! seperti pipa bentuk elo!) $itter) tee) reducer ! cross) dan lainnya. entuk serta model yang beraneka ragam tersebut sangat membantu dalam desain l(-out sistem perpipaan didunia industri. ada saat operasi! bentuk dan model pipa yang bermacam-macam tersebut akan memiliki karakteristik tegangan yang berbeda-beda sebagai akibat dari pembebanan yang diterimanya. Akumulasi dari berat pipa itu sendiri dan tekanan fluida yang mengalir didalamnya! akan menyebabkan tegangan pada pipa yang dikenal sebagai

(14)

beban static. Namun efek dari pembebanan seperti ini dapat diminimalisasi dengan memilih jenis penyangga , support  yang sesuai! dan menggunakan penyangga tersebut dalam jumlah cukup. Secara umum! beban dinamik dan beban termal pada pipa merupakan dua hal yang

#&

lebih penting! dan lebih sulit untuk ditangani. embebanan dinamik terjadi pada pipa yang berhubungan langsung dengan peralatan bergetar seperti pompa atau kompresor. eban dinamik juga terjadi pada pipa yang mengalami beban termal! sehingga beberapa bagian pipa berekspansi dan menimbulkan tegangan pada pipa. %leh sebab itu! perlu digunakan beberapa alat atau mekanisme yang didesain untuk memperkecil tegangan pada system perpipaan tersebut! agar kelebihan beban yang bisa mengakibatkan k egagalan pada bagian pipa! atau kerusakan pada alat yang terhubung dengann ya dapat dihindari.

Salah satu komponen penyambungan dalam sistem perpipaan adalah pipe end ,pipa lengkung atau elo!. Pipe end berfungsi untuk membelokkan arah aliran fluida didalam pipa. Namun pipe end lebih sulit untuk dianalisa karena permukaannya menjadi oval diba@ah pembebanan momen bending. Kal ini menyebabkan pipe end memiliki fleksibilitas yang lebih besar dibandingkan dengan pipa lurus yang sama ukuran dan jenis materialnya. /ebihnya fleksibilitas ini menjadikan pipe end berfungsi sebagai penyerap ekspansi thermal. Dengan berbagai karakteristik tersebut! pipe end menjadi komponen yang sangat penting di dalam sistem perpipaan dan memerlukan berbagai macam pertimbangan dalam proses perancangannya,0c.Labe.#87(

2.1) Pr#ns#- Bern"ull#

*#'+ Asas ernoulli adalah tekanan fluida di tempat yang kecepatannya tinggi lebih kecil daripada di tempat yang kecepatannya lebih rendah. "adi semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatannya fluida dalam suatu pipa maka semakin besar tekanannya.

a Kukum ernoulli

Kukum ernoulli untuk fluida yang mengalir pada suatu tempat maka jumlah usaha! energi kinetik! energi potensial fluida persatuan #olu$e fluida tersebut mempunyai nilai yang tetap pada setiap titik. "adi jumlah dari tekanan!

(15)

energ-1inetic persatuan #olu$e! dan energ- potensi(l persatuan #olu$e mempunyai nilai yang sama pada setiap titik sepanjang suatu garis arus.

#1

Ga($ar 2.)Kukum ernoulli

)luida mengalir pada pipa dari ujung # ke ujung & !kecepatan pada ujung # J 3#! ujung & J 3&. :jung # berada pada ketinggian h#! ujung &J h& tekanan pada ujung # J # ujung & J &.

persamaan ernoulli 

#  tekanan pada ujung #! satuannya a

&  tekanan pada ujung &! satuannya a

v#  kecepatan fluida pada ujung #! satuannya m9s

v&  kecepatan fluida pada ujung &! satuannya m9s

h#  tinggi ujung #! satuannya m

(16)

#2 b enerapan Asas ernoulli

#. =arburator! adalah alat dalam mesin kendaraan yang berfungsi untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara lalu campuran ini dimasukkan ke dalam silinder mesin untuk pembakaran.

&. 3enturimeter! adalah alat untuk mengukur kelajuan cairan dalam pipa. 1. Tabung pitot! adalah alat untuk mengukur kelajuan gas dalam pipa dari

tabung gas.

2. Alat penyemprot nyamuk 9 parfum. 2.1* Persa(aan K"nt#nu#tas

ersamaan kontinuitas mengatakan hubungan antara kecepatan fluida yang masuk pada suatu pipa terhadap kecepatan fluida yang keluar,White.#877. Kubungan tersebut dinyatakan dengan 

 J A 3OOOO ,&.6 Dimana 

A J /uas penampang ,m&_

3 J kecepatan ,m9det

Debit adalah besaran yang menyatakan volume fluida yang mengalir tiap satuan @aktu.

 J 39 tOOOO. ,&.$ Dimana 

3 J /olu$e ,m1_

t J @aktu ,detik

(17)

v

=

V

t . A OOO.. ,&.7 Dimana 

3 J #olu$e ,m1_

t J @aktu ,detik

A J /uas penampang ,m&_

v J kecepatan ,m9det

#(

"ika fluida bergerak dalam pipa yang mengalir dengan luas penampang yang berbeda maka #olu$e yang mengalir,Tipler.#887 

3JA.v. t OOOOO ,&.8 A#.v#.t# JA&.v&.t&... ,&.#'

2.1+ 7entur#(eter

*##+ Sebuah venturimeter pada dasarnya adalah pipa pendek ,?ambar #(.#. Uang terdiri dari dua bagian berbentuk kerucut dengan porsi pendek seragam penampang di antara. agian singkat ini memiliki luas minimum dan dikenal sebagai tenggorokan. Dua bagian kerucut memiliki diameter dasar yang sama! tetapi ada yang memiliki panjang lebih pendek dengan sudut kerucut besar sementara yang lain memiliki panjang lebih besar dengan sudut kerucut kecil.

Ga($ar 2.* 3enturimeter Lara kerja venturimeter 

#. 3enturimeter yang selalu digunakan dengan cara yang bagian hulu aliran berlangsung melalui bagian kerucut pendek sedangkan bagian hilir aliran melalui satu panjang. &. Kal ini memastikan sebuah bagian konvergen yang cepat dan bagian divergen

bertahap dalam arah aliran untuk menghindari kehilangan energi akibat pemisahan. Dalam proses aliran melalui bagian konvergen! kenaikan kecepatan di arah aliran sesuai dengan prinsip kesinambungan! sementara tekanan menurun sesuai dengan teori ernoulli.

(18)

1. =ecepatannya mencapai nilai maksimum dan tekanan mencapai nilai minimum di tenggorokan. Selanjutnya! penurunan kecepatan dan peningkatan tekanan berlangsung dalam proses aliran melalui bagian yang berbeda. 3ariasi khas ini dari kecepatan fluida dan tekanan dengan memungkinkan untuk mengalir melalui suatu bagian konvergen-divergen terbatas pertama kali ditunjukkan oleh ilmu@an Ctalia ?iovanni attista 3enturi pada #$8$.

2. ?ambar &.6 menunjukkan bah@a venturimeter dimasukkan dalam pipa cenderung pada bidang vertikal untuk mengukur laju aliran melalui pipa. 0ari kita mempertimbangkan stabil! ideal dan satu dimensi ,sepanjang sumbu meter venturi aliran cairan. Dalam situasi ini! kecepatan dan tekanan di bagian apapun akan seragam #6

Ga($ar 2.+ engukuran Arus oleh 3enturimeter 2.1, r#8#3e

Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran volum atau massa fluida di dalam saluran yang tertutup ,pipa berdasarkan prinsip beda tekanan. Alat ini berupa plat tipis dengan gagang yang diapit diantara flens pipa. )ungsi dari gagang orifice adalah untuk memudahkan dalam proses pemasangan dan penggantian. Orifice termasuk alat ukur laju aliran dengan metode rintangan aliran ,Ostruction De#ice. =arena geometrinya sederhana! biayanya rendah dan mudah dipasang atau diganti.

(19)

Ga($ar 2., Orifice

#$

0acam-macam Orifice

:ntuk melayani berbagai jenis aliran dan beraneka ragam fluida! maka terdapat beberapa jenis orifice pl(te! yaitu

%& Concentric Orifice

Concentric Orifice merupakan jenis orifice yang paling banyak digunakan. Profil lubang orifice ini mempuyai takik ,e#el  dengan kemiringan 2(V pada tepi bagian do!nstre($. Kal ini akan mengurangi jarak tempuh dari aliran tersebut mengalami perbedaan tekanan melintang. Setelah aliran mele@ati orifice akan terjadi penurunan tekanan dan kemudian mencoba kembali ke tekanan semula tetapi terjadi sedikit tekanan yang hilang permanen ,permanent pressure loss sehingga perbedaan tekanan upstre($ dan do!nstre($ tidak terlalu besar. erbandingan diameter orifice dan diameter dalam pipa dilambangkan dengan 45. Orifice jenis ini memiliki ketentuan untuk nilai  yaitu antara '.&-'.$ karena akurasinya akan berkurang untuk nilai diluar batas tersebut.

(20)

Ga($ar 2.0 St(nd(rd Concentric Orifice

*& Counter 2ore Orifice

Counter ore orifice pada prinsipnya sama dengan concentric orifice. erbedaanya terdapat pada profil lubangnya! orifice ini tidak mempuyai takik ,e#el  tapi diameter lubangya lebih besar pada bagian do!nstre($ daripada diameter lubang pada bagian upstre($.

#7

Ga($ar 2. Counter 2ored Orifice

,& Eccentric Orifice

Eccentric orifice mempunyai profil lubang yang sama dengan concentric orifice. Akan tetapi! pada eccentric orifice lubang tidak terletak tepat di tengah. Diameter takik ,e#el  bagian ba@ah hampir lurus ,87X dengan diameter dalam dari pipa.

(21)

Ga($ar 2.16 Eccentric Orifice

3& 4u(dr(nt 2ore Orifice

4u(dr(nt ore orifice digunakan untuk mengukur aliran fluida dengan #iscosit(s tinggi dan direkomendasikan untuk bilangan Beynold di ba@ah #''''. rofil dari lubang 4u(dr(nt ore orifice dapat dilihat pada gambar di ba@ah. Badius 4B5 merupakan fungsi dari . =etebalan orifice sebanding dengan kuadran radius 4B5.

#8

Ga($ar 2.11 4u(dr(nt 2ore Orifice

5& Seg$ent(l Orifice

Seg$ent(l orifice didesain untuk fluida dengan kandungan sedimen yang tinggi. rofil dari lubang seg$ent(l orifice dapat dilihat pada gambar di ba@ah. Diameter 4D5 bagian ba@ah hampir lurus ,87X dengan diameter dalam dari pipa. 4K5

(22)

merupakan tinggi dari lingkaran lubang. Basio  merupakan diameter lubang 4D5 dibagi dengan diameter dalam dari pipa. Seg$ent(l orifice merupakan jenis orifice yang paling sulit dalam proses manufaktur!diperlukan proses finis.ing secara manual.

Ga($ar 2.12 Seg$ent(l Orifice 6& Restriction Orifice

Tujuan dari instalasi Restriction orifice adalah untuk menghasilkan presure drop yang besar. Restriction orifice biasanya ditunjukkan dengan 4B%5 atau 4)%5. Restriction orifice dapat menghasilkan pressure drop sampai (' X untuk fluida gas. Profil lubang Restriction orifice berbeda dengan orifice yang lain ,lihat gambar di ba@ah. Profil lubangnya lurus sehingga tekanan yang hilang secara pemanen cukup

&' besar akibatnya perbedaan tekanan upstre($ dan tekanan do!nstre($ cukup

mencolok.

Orifice Pl(te yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinu cairan di dalam pipa. 0ereka juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur

aliran di lokasi di mana sungai mele@ati gorong-gorong atau saluran. Kanya sebagian kecil sungai sesuai untuk penggunaan teknologi sejak piring harus tetap sepenuhnya terendam yaitu pendekatan pipa harus penuh! dan sungai harus secara substansial bebas dari puing-puing.

Dalam lingkungan alam pelat orifice besar digunakan untuk mengontrol aliran bantuan selanjutnya dalam bendungan banjir. dalam struktur sebuah bendungan

rendah

ditempatkan di seberang sungai dan dalam operasi normal air mengalir melalui pelat orifice leluasa sebagai lubang secara substansial lebih besar dari bagian aliran nor$(l cross. Namun! dalam banjir! naik laju alir dan banjir keluar pelat orifice yang dapat

(23)

kemudian hanya mele@ati aliran ditentukan oleh dimensi fisik lubang tersebut. Arus ini kemudian diadakan kembali di belakang bendungan yang rendah dalam reser#oir sementara yang perlahan dibuang melalui mulut ketika banjir reda.

Orifice merupakan alat untuk mengukur laju aliran dengan prinsip beda tekanan atau disebut juga 2ernoulli7s principle yang mengatakan bah@a terdapat hubungan antara tekanan fluida dan kecepatan fuida. "ika kecepatan meningkat! tekanan akan menurun begitu pula sebaliknya.

ada dasarnya orifice berupa plat tipis dengan lubang di bagian tertentu ,umumnya di tengah. )luida yang mengalir melalui pipa ketika sampai pada orifice akan dipaksa untuk mele@ati lubang pada orifice. Kal itu menyebabkan terjadinya perubahan kecepatan dan tekanan. Titik dimana terjadi kecepatan maksimum dan

tekanan minimum disebut #en( contr(ct(. Setelah mele@ati #en( contr(ct( kecepatan dan tekanan akan mengalami perubahan lagi. Dengan mengetahui perbedaan tekanan pada pipa normal dan tekanan pada #en( contr(ct(! laju aliran #olu$e dan laju aliran

massa dapat diperoleh dengan persamaan ernoulli.

BAB III

9URNAL PRAKTIKUM

&.1 Maksud dan Tujuan

a 0enentukan karakteristik orifice$eter b 0enentukan karakteristik venturimeter

c 0enentukan gesekan dalam pipa

d 0enentukan aliran pada gate #(lue pipa ; inchi e emahami macam-macam aliran fluida

&.2 Alat dan Ba4an a ipa

(24)

b ompa dengan motor c Tangka penampungan air d =atup dan fiting

e Alat pengukur aliran

f =atup-katup penukur tekanan

&.& Per3"$aan 1

0enentukan karateristik pada oficemeter 

a ertama isi tangka dengan air sebnayak (' sampai (( liter air.

b uka katup 22!2( dan (' katup yang lain di buka sehinga aliran air melintasi katup 28 dan (#! kemudian nyalakan pompa.

c Sambungkan pipa karet dengan manometer ke katup 2'.2# kemudian buka katup d =emudian ttutup katup 2( dengan perlahan-lahan buka katup 2( mulai dari Y ! < !

; dan buka penuh untuk mengatur #olu$e air yang akan keluar daripada pipa 26 yang akan menuju ke tangki air.

e Tutup tangki 2(.

f /akukan pengukuran dan amati debit9#olu$e air di tangka penampung. g :langi pengambilan data sebanyak 2 kali.

&#

&& &.) Per3"$aan 2

0enentukan karakteristik venturimeter

a /akukan langkah yang sama dengan cara di atas. b Sambungan pipa karet di titik 17 dan 18.

(25)

ercobaan In Out Debit Air ertama orificemeter 8$ 8& 72' ml9#' detik

=edua venturimeter #'' 81 76' ml9#' detik

=etiga pipa #5 #&( 8(

ipa; #$6 #$1

ipa< #$7 #$2

Ta$el &.1 Data ercobaan

:kuran nominal Diameter luar Diameter dalam

#5 #!#&(5 #!'&(5

;5 '!7$(5 '!$7(5

<5 '!6&(5 '!(2(5

%rificemeter '!6&(5

3enturimeter '!6&(5

Ta$el &.2 Data Diameter ipa

6,413016532×10 −4 .5,323595452×10−4

A1 A2

√

A1 2

−

A2 2×√ 2g ∆ 

(29)

&( Q_aktual

=

3,877512406×10 −4 ×3,12087521×10−4

A1 A2

√

A1 2

−

A2 2×√ 2g ∆ 

(30)

Q_aktual

=

1,97932609×10 −4 ×1,50504789×10−4

alirantur$ulen

)

&.* Per3"$aan &

a /akukanlah prosedur sesuai percobaan # dan katup 2( dalam keadaan tertutup dan katup (& terbuka.

b Kidupkan motor untuk mengalirkan fluida.

c /alu tutup semua katup! kecuali katup yang mengalir melalui pipa 4#5.

d asang sambungan selang pengatur tekanan fluida pada tiap keran in dan out pipa

#

ᴓ

e :kur tekanan yang tertera pada alat ukur dan kemudian catat hasil datanya.

&6

&.+ Per3"$aan ) d#a(eter -#-a : /

a /akukan prosedur sesuai percobaan #! katup 2( dalam keadaan tertutup dan katup (& terbuka.

b /epaskan pipa karet manometer dari titik 17-18 dan hubungkan dengan titik 1& dan 1(.

c Dengan mengatur bukaan gate value #6 ,sesuai petunjuk asisten bukaan  # put! & put! 1 put dan bukaan penuh.

d :kur tekanan yang tertera pada alat ukur catat datanya. &., Per3"$aan * d#a(eter -#-a ; /

a/ /akukan percobaan sesuai dengan percobaan sebelum katup 2( ditutup dan katup (& dibuka.

$/ Tutup semua katup kecuali yang mengalir pada pipa < dan katup (&.ᴓ

3/ Nyalakan motor untuk mengalirkan fluida.

(31)

e/ :kur tekanan yang tertera alat ukur dan catat hasilnya. &.0 Kes#(-ulan

a. 3enturimeter  Nilai Qaktual _{yang di dapatkan dari hasil praktikum adalah}

8,68×10−5 m

3

s dengan diameter pipa '!'#(7$( m dengan kecepatan aliran

0,97114053 m

s dan dan Qideal1,922203636×10

−4 m 3

s dari hasil perhitungan Be J 7(62!8#8&$1 maka aliran yang terjadi adalah turbulen karna lebih dari 2'''.

b. %rificemeter  Nilai Qaktual _{yang di dapatkan dari hasil praktikum adalah}

8,4×10−5 _{dengan diameter pipa '!'#(7$( m dengan kecepatan aliran}

0,693671752 m

−4 m 3

s dari hasil perhitungan Be J $6!&$$8&'1 maka aliran yang terjadi adalah laminer karna kurang ari &'''. c. ipa #5  Nilai Qaktual _{yang di dapatkan dari hasil praktikum adalah}

3,973776198×10−3 _{dengan diameter pipa '!'&6'1( m dengan kecepatan aliran}

4,162030514 m

−3

dari hasil perhitungan Be J 6'#88!#268# maka aliran yang terjadi adalah turbulen karna lebih dari 2'''.

(32)

d. ipa 1925  Nilai Qaktual _{yang di dapatkan dari hasil praktikum adalah}

2,188729134×10−4 m

3

s dengan diameter pipa '!'&&&&( m dengan kecepatan

aliran 0,416203051 m

−4 m 3

s dari hasil perhitungan Be J 26#'!1$167( maka aliran yang terjadi adalah turbulen karna lebih

dari 2'''.

e. ipa #9&5 Nilai Qaktual _{yang di dapatkan dari hasil praktikum adalah}

1,286480683×10−4 m

3

s dengan diameter pipa '!'#1721 m dengan kecepatan

aliran 0,554937401 m

−5 m 3

s dari hasil perhitungan Be J 2&6$!$$68#& maka aliran yang terjadi adalah turbulen karna lebih

(33)

BAB I7

PEMBAHA!AN !AL

).1 Pertan'aan

#. Apa perbedaan aliran laminar dan turbulen Z

&. Apa perbedaan pompa displacement dengan pompa sentrifugal Z 1. Sebutkan dan jelaskan sifat-sifat fluida Z

2. Apa yang dimaksud dengan hukum bernoulli! persamaan darcy dan diagram moody Z

).2 Pe($a4asan

#. a. Aliran laminar dalah aliran fluida yang ditunjukkan dengan gerak partikel-partikel fluidanya sejajar dan garis-garis arusnya halus. Dalam aliran l($iner ! partikel-partikel fluida seolah-olah bergerak sepanjang lintasan-lintasan yang halus dan lancar! dengan satu lapisan meluncur secara mulus pada lapisan yang bersebelahan. Sifat kekentalan >at cair berperan penting dalam pembentukan aliran laminer. Aliran laminer bersifat steady maksudnya alirannya tetap. 4Tetap5 menunjukkan bah@a di seluruh aliran air! debit alirannya tetap atau kecepatan aliran tidak berubah menurut @aktu.

Aliran fluida pada pipa! dia@ali dengan aliran laminer kemudian pada fase berikutnya aliran berubah menjadi aliran turbulen. )ase antara laminer menjadi turbulen disebut aliran transisi. Aliran laminar mengikuti hukum Ne@ton tentang viskositas yang menghubungkan tegangan geser dengan laju perubahan bentuk sudut. Tetapi pada viskositas yang rendah dan kecepatan yang tinggi aliran laminar tidak stabil dan berubah menjadi aliran turbulen. isa diambil kesimpulan mengenai ciri-ciri aliran laminar yaitu fluida bergerak mengikuti garis lurus! kecepatan fluidanya

(34)

rendah! viskositasnya tinggi dan lintasan gerak fluida teratur antara satu dengan yang lain.

&7

&8

b. =ecepatan aliran yang relatif besar akan menghasilakan aliran yang tidak laminar melainkan komplek! lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara satu dengan yang lain. Sehingga didapatkan Liri dari lairan turbulen tidak adanya keteraturan dalam lintasan fluidanya! aliran banyak bercampur! kecepatan fluida tinggi! panjang skala aliran besar dan viskositasnya rendah. =arakteristik aliran turbulen ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran-pusaran dalam aliran! yang menghasilkan percampuran terus menerus antara partikel partikel cairan di seluruh penampang aliran. :ntuk membedakan aliran apakah turbulen atau laminer! terdapat suatu angka tidak bersatuan yang disebut Angka Beynold , Re-nolds Nu$er . Angka ini dihitung

dengan persamaan reaksi tersebut. *7!8+

&. A. Positi#e Displ(ce$ent Pu$p

Disebut juga dengan pompa aksi positif. Hnergi mekanik dari putaran poros pompa dirubah menjadi energi tekanan untuk memompakan fluida. ada pompa jenis ini dihasilkan head yang tinggi tetapi kapasitas yang dihasilkan rendah. Uang

termasuk jenis pompa ini adalah 

a. ompa rotari

Sebagai ganti pele@atan cairan pompa sentrifugal! pompa rotari akan merangkap cairan! mendorongnya melalui rumah pompa yang tertutup.

(35)

Kampir sama dengan piston pompa torak akan tetapi tidak seperti pompa torak ,piston! pompa rotari mengeluarkan cairan dengan aliran yang lancar , s$oot..

0acam-macam pompa rotari  #. ompa roda gigi luar

ompa ini merupakan jenis pompa rotari yang paling sederhana. Apabila gerigi roda gigi berpisah pada sisi hisap! cairan akan mengisi ruangan yang ada diantara gerigi tersebut. =emudian cairan ini akan diba@a berkeliling dan ditekan keluar apabila giginya bersatu lagi

1'

Ga($ar ).1 ompa Boda ?igi /uar

&. ompa roda gigi dalam

"enis ini mempunyai rotor yang mempunyai gerigi dalam yang berpasangan dengan roda gigi kecil dengan penggigian luar yang bebas ,idler . Sebuah sekat yang berbentuk bulan sabit dapat digunakan untuk mencegah cairan kembali ke sisi hisap pompa.

(36)

Ga($ar ).2 Loe Pu$p

1# 1. ompa Cuping 8loe pu$p

ompa cuping ini mirip dengan pompa jenis roda gigi dalam hal aksin dan mempunyai & rotor atau lebih dengan &!1!2 cuping atau lebih pada masing-masing rotor. utaran rotor tadi diserempakkan oleh roda gigi luarnya.

(37)

Ga($ar ).& Loe Pu$p

2. ompa sekrup , scre! pu$p

ompa ini mempunyai #!& atau 1 sekrup yang berputar di dalam rumah pompa yang diam. ompa sekrup tunggal mempunyai rotor spiral yang berputar di dalam sebuah stator atau lapisan heliks dalam ,intern(l .eli9 st(tor . ompa & sekrup atau 1 sekrup masing-masing mempunyai satu

atau dua sekrup bebas ,idler .

Ga($ar ).) T.ree"Scro! Pu$p

1& (. ompa baling geser ,#(ne Pu$p

(38)

ompa ini menggunakan baling-baling yang dipertahankan tetap menekan lubang rumah pompa oleh gaya sentrifugal bila rotor diputar. Lairan yang terjebak diantara & baling diba@a berputar dan dipaksa keluar dari sisi buang pompa.

Ga($ar ).* /(ne Pu$p 6. ompa Torak ,iston

ompa torak mengeluarkan cairan dalam jumlah yang terbatas selama pergerakan piston sepanjang langkahnya. /olu$e cairan yang dipindahkan

selama # langkah piston akan sama dengan perkalian luas piston dengan panjang langkah.

11 0acam-macam pompa torak 

0enurut cara kerja

(39)

Ga($ar ).+ ompa =erja Tunggal

ompa torak kerja ganda

Ga($ar )., ompa =erja ?anda

12

0enurut jumlah silinder 

(40)

Ga($ar ).0 ompa Torak Silinder Tunggal . ompa torak silinder ganda

Ga($ar ). ompa Torak Silinder ?anda ,a S!(s.pl(te Pu$p ,b 2ent : +9is Pu$p

. D-n($ic Pu$p ; Sentrifug(l Pu$p

0erupakan suatu pompa yang memiliki elemen utama sebuah motor dengan sudu impeler berputar dengan kecepatan tinggi. )luida masuk dipercepat oleh impeler yang menaikkan kecepatan fluida maupun tekanannya dan melemparkan keluar #olut . rosesnya yaitu 

• Antara sudu i$peller dan fluida energ- mekanis alat penggerak diubah menjadi

enegi 1inetic fluida

• ada #olut fluida diarahkan kepipa tekan ,buang! sebagian energi kinetik fluida

diubah menjadi energi tekan.

1( Uang tergolong jenis pompa ini adalah 

(41)

)luida diisap pompa melalui sisi isap adalah akibat berputarnya impeler yang menghasilkan tekanan vakum pada sisi isap. Selanjutnya fluida yang telah terisap terlempar keluar impeler akibat gaya sentrifugal yang dimiliki oleh fluida itu sendiri. Dan selanjutnya ditampung oleh c(sing ,rumah pompa sebelum dibuang kesisi buang. Dalam hal ini ditinjau dari perubahan energi yang terjadi! yaitu  energi mekanis poros pompa diteruskan kesudu-sudu impeler! kemudian sudu tersebut memberikan gaya kinetik pada fluida. Akibat gaya sentrifugal yang besar! fluida terlempar keluar mengisi rumah pompa dan didalam rumah pompa inilah energi kinetik fluida sebagian

besar diubah menjadi energi tekan. Arah fluida masuk kedalam pompa sentrifugal dalam arah aksial dan keluar pompa dalam arah radial. ompa sentrifugal biasanya diproduksi untuk memenuhi kebutuhan head medium sampai tinggi dengan kapasitas aliran yang medium. Dalam aplikasinya pompa sentrifugal banyak digunakan untuk kebutuhan proses pengisian ketel dan pompa-pompa rumah tangga.

Ga($ar ).16 ompa Sentrifugal

(42)

&. ompa Aksial , Propeller 

erputarnya impeler akan menghisap fluida yang dipompa dan menekannya kesisi tekan dalam arah aksial karena tolakan impeler. ompa aksial biasanya diproduksi

untuk memenuhi kebutuhan .e(d rendah dengan kapasitas aliran yang besar. Dalam aplikasinya pompa aksial banyak digunakan untuk keperluan pengair

Ga($ar ).11 ompa Aksial 1. ompa Mi9ed Flo! ,Aliran campur.

'e(d yang dihasilkan pada pompa jenis ini sebagian adalah disebabkan oleh gaya sentrifugal dan sebagian lagi oleh tolakan impeler. Aliran buangnya sebagian radial dan sebagian lagi aksial! inilah sebabnya jenis pompa ini disebut pompa aliran campur. *8+

1. a. Densitas ,massa jenis dan berat spesifik Densitas adalah massa per satuan #olu$e) sedangkan berat spesifik adalah berat per satuan #olu$e.

b. Tekanan Dalam hal ini! ada tekanan absolut dan ada juga tekanan alat ukur , g(uge pressure. Uang disebut terakhir tidak lain adalah tekanan absolut dikurangi tekanan

atmosfir ,# atm. Tekanan fluida biasanya diukur dengan manometer ,cairan atau barometer ,gas.

(43)

1$ c. Temperatur ,suhu! panas spesifik , specific .e(t ! konduktivitas termal! dan koefisien ekspansi termal anas spesifik adalah jumlah energi panas yang diperlukan untuk menaikkan satu satuan massa sebesar satu derajat. =onduktivitas termal menunjukkan kemampuan fluida untuk menghantarkan ,mengkonduksikan panas. Sedangkan koefisien ekspansi termal menghubungkan antara temperatur dan densitas pada tekanan konstan

d. Co$pressiilit- Dalam hal ini! fluida bisa dibagi menjadi co$pressile fluida dan inco$pressile fluida. Secara umum! cairan bersifat compressible sedangkan gas bersifat inco$pressile. =emampuan suatu fluida untuk bisa dikompresi biasanya

dinyatakan dalam ul1 co$pressiilit- modulus. Cstilah co$pressile fluid dan inco$pressile fluid hendaknya dibedakan dengan istilah co$pressile flo! dan inco$pressile flo!& Co$pressile flo! adalah aliran dimana densitas fluidanya tidak berubah didalam medan aliran ,flo@ field! misalnya aliran air. Sedangkan

inco$pressile flo! adalah aliran dimana densitas fluidanya berubah didalam medan aliran! misalnya aliran udara.

e. 3iskositas menunjukkan resistensi satu lapisan untuk meluncur , sliding  diatas lapisan lainnya. Definisi lain dari viskositas dikaitkan dengan ada tidaknya geseran 8s.e(r<& Dengan demikian! viskositas berhubungan langsung dengan besarnya friksi dan tegangan geser yang terjadi pada partikel-partikel fluida. Dalam hal ini! fluida bisa dibedakan menjadi #iscous fluid dan in#iscid fluid ,kadang kala disebut juga non"

#iscous fluid atau frictionless fluid . Sebetulnya! semua fluida pasti memiliki viskositas betapapun kecilnya. Namun ketika viskositasnya sangat kecil dan bisa diabaikan! maka biasanya diasumsikan sebagai in#iscid fluid&

)luida yang berada didalam lapis batas ,ound(r- l(-er  biasanya diperlakukan sebagai #iscous! sedangkan fluida yang berada diluar lapis batas diperlakukan sebagai inviscid. )luida yang berada dalam lapis batas! sebagai akibat dari sifat viskositasnya!

(44)

akan membentuk gr(dien kecepatan. ada fluida Ne@tonian! gr(dien kecepatan berubah secara linier ,membentuk garis lurus terhadap besarnya tegangan geser.

17 Sebaliknya! pada fluida non-Ne@tonian! hubungan antara gr(dien kecepatan dan besarnya tegangan geser tidaklah linier .

f. Tegangan permukaan , surf(ce tension adalah besarnya gaya tarik yang bekerja pada permukaan fluida ,cair. Definisi lainnya adalah intensitas daya tarik-menarik

molekular per satuan panjang pada suatu garis manapun dari permukaan fluida. Dimensi dari tegangan permukaan adalah gaya per panjang. Lontoh bagaimana efek dari tegangan permukaan adalah! jika sebuah pisau silet diletakkan secara perlahan diatas air maka pisau silet tersebut tidak akan tenggelam akibat adanya tegangan permukaan air. *7+

2. a Kukum ernoulli

Kukum ernoulli merupakan sebuah konsep dasar dalam mekanika fluida yang disampaikan oleh seorang ahli matematika yang dilahirkan di ?oningen! elanda sekitar tahun #$'' bernama Daniel ernoulli.

'u1u$ 2ernoulli menjelaskan tentang konsep dasar aliran fluida ,>at cair dan gas bah@a peningkatan kecepatan pada suatu aliran >at cair atau gas! akan mengakibatkan penurunan

tekanan pada >at cair atau gas tersebut. Artinya! akan terdapat penurunan energi potensial pada aliran fluida tersebut.

=onsep dasar hukum ernoilli berlaku pada fluida aliran termampatkan ,co$pressile flo!! juga pada fluida dengan aliran tak-termampatkan ,inco$pressile"flo!. Kukum

ernoulli sebetulnya dapat dikatakan sebagai bentuk khusus dari konsep dalam mekanika fluida secara umum! yang dikenal dalam persamaan ernoulli.

ersamaan ernoulli menyatakan bah@a pada suatu aliran fluida yang tertutup! banyaknya energi suatu fluida di suatu titik sama dengan dengan banyaknya energi di titik lain.

(45)

Di a@al dikatakan bah@a hukum ernoulli berlaku pada dua jenis aliran fluida! yaitu termampatkan dan tak-termampatkan. Suatu fluida dengan aliran termampatkan merupakan suatu aliran fluida yang mempunyai karakteristik khusus adanya perubahan kerapatan massa ,densit- pada sepanjang alirannya. Lontoh aliran fluida termampatkan adalah udara atau gas alam. Adapun fluida dikatakan mempunyai aliran tak-termampatkan adalah fluida yang mempunyai karakteristik tidak terdapat perubahan kerapatan massa ,densit- pada sepanjang aliran fluida

18

tersebut. Lontohnya adalah air! macam-macam minyak! campuran lemak dan larutan basa ,emulsi.

Kukum ernoulli dapat dianggap sebagai konsep dasar yang menyatakan kekekalan energi! seperti yang telah diungkapkan pada konsep dasar persamaan ernoulli. Selanjutnya! lebih jauh kita dapat menyatakan tentang kekekalan energi tersebut berkaitan dengan energi kinetik dan energi potensial yang terdapat pada suatu aliran fluida. Dengan demikian! penjumlahan energi kinetik dan energi potensial pada suatu aliran fluida akan konstan di setiap

titik. itulah konsep dasar hukum ernoulli.

Adapun berkaitan dengan hukum ernoulli! suatu fluida dikatakan mempunyai peningkatan kecepatan! jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian dengan tekanan tinggi menuju bagian lainnya yang bertekanan rendah. Sedangkan suatu fluida dikatakan mempunyai penurunan

kecepatan! jika fluida tersebut mengalir dari suatu bagian bertekanan rendah! menuju bagian lain bertekanan tinggi. itulah hukum ernoulli.

A-l#kas# Huku( Bern"ull# <

Dalam kehidupan sehari-hari! kita dapat menemukan aplikasi hukum ernoulli yang sudah banyak diterapkan pada sarana dan prasarana yang menunjang kehidupan manusia masa

(46)

kini. 0eskipun kenyataannya! tak ada jenis fluida yang memiliki kecairan dan kekentalan seperti yang disyaratkan dalam konsep dasar hukum ernoulli tersebut! yaitu kecairan yang merata dan sedikit kekentalan.

erikut ini beberapa contoh aplikasi hukum ernoulli tersebut. Kukum ini digunakan untuk beberapa bidang. 0isalnya! untuk menentukan gaya angkat pada sayap dan badan pesa@at terbang sehingga diperoleh ukuran presisi yang sesuai! dipakai pada penggunaan mesin karburator yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dan mencampurnya dengan aliran udara yang masuk. Salah satu pemakaian karburator adalah dalam kendaraan bermotor! seperti mobil! berlaku pada aliran air melalui pipa dari tangki penampung menuju bak-bak penampung. iasanya digunakan di rumah-rumah pemukiman! dan digunakan pada mesin yang mempercepat laju kapal layar.

2'

Huku( Bern"ull# -ada Pen'e(-r"t Par8u(

arfum adalah sesuatu yang sangat dibutuhkan dalam kehidupan sehari-hari. Tapi! tahukah Anda prinsip kerja penyemprot parfumZ Ternyata! prinsip kerja penyemprot parfum memakai prinsip hukum ernoulli.

rinsip kerja hukum ernoulli pada penyemprot parfum secara garis besar adalah saat bola karet yang ada di botol parfum diremas! udara yang ada di dalamnya meluncur keluar

melalui pipa bola karet tersebut. %leh karena itu! pipa ini memiliki laju yang lebih tinggi. /aju udara yang tinggi membuat tekanan pada pipa tersebut menjadi rendah.

(47)

Sementara itu! udara dalam pipa di dalam botol parfum! memiliki laju yang lebih rendah dan tekanan udara dalam pipa itu lebih tinggi sehingga cairan parfum didorong ke atas. Saat cairan parfum sampai di pipa selanjutnya ,pipa bola karet! udara yang melaju dari dalam bola karet mendorongnya ke luar. Lairan parfum pun akhirnya menyembur ke tubuh kita. /ubang penyemprot parfum biasanya berukuran kecil sehingga cairan parfum melaju dengan cepat. Cnilah persamaan kontinuitas! jika luas penampang kecil! fluida akan bergerak lebih cepat. Sebaliknya!

jika luas penampang pipa besar! fluida akan bergerak pelan. Ctulah penerapan hukum ernoulli pada penyemprot parfum.

Huku( Bern"ull# -ada =er"$"ng

Asa-Asap yang dihasilkan dari pembakaran mempunyai suhu tinggi atau panas. Suhu yang tinggi ini mengakibatkan massa jenis udara kecil dan mudah tergantung atau bergerak ke atas. Di sinilah prinsip hukum ernoulli berperan.

rinsip hukum ernoulli menyebutkan bah@a jika pergerakan aliran udara tinggi! tekanannya menjadi kecil. Sebaliknya! jika laju aliran udara rendah! tekanannya akan besar. bagian atas cerobong berada di luar ruangan dan ada angin yang berhembus di bagian atas cerobong. Akibatnya! tekanan udara di sekitarnya lebih kecil. :dara bergerak dari tempat yang bertekanan udara tinggi ke daerah yang bertekanan udara rendah.

ersamaan ernoulli adalah !maka

ersamaan ernoulli  OOOOO.. ,2.#

2#

(48)

#  tekanan pada ujung #! satuannya a

&  tekanan pada ujung &! satuannya a

v#  kecepatan fluida pada ujung #! satuannya m9s

v&  kecepatan fluida pada ujung &! satuannya m9s

b ersamaan Darcy

rinsip yang mengatur bagaimana cairan bergerak di ba@ah permukaan disebut Kukum Darcy. Kukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Kal ini bergantung pada kenyataan bah@a jumlah aliran antara dua titik secara langsung berkaitan dengan perbedaan tekanan antara titik-titik! jarak antara titik-titik! dan interkonektivitas jalur aliran dalam batuan antara titik-titik.Kukum Darcy adalah persamaan yang mendefinisikan kemampuan suatu fluida mengalir melalui media berpori seperti batu. Kal ini bergantung pada prinsip bah@a jumlah aliran antara dua titik adalah berbanding lurus dengan perbedaan tekanan antara

titik-titik dan kemampuan mesia melalui yang mengalir untuk menghambat arus. erikut tekanan mengacu pada kelebihan tekanan loc(l atas tekanan hidrostatik cairan normal yang! karena gravitasi meningkat dengan mendalam seperti kolom! berdiri air Cni f(ctor impedansi aliran ini disebut sebagai permabilitas. Dengan kata lain! hukum Darcy adalah hubungan proposional sederhana antara tingkat debit sesaat melalui mesia berpori dan penurunan tekanan lebih dari jarak tertentu.

Dalam format $odern! menggunakan konvensi tanda tertentu! hukum Darcy biasanya ditu lis sebagai

 J-=A dh 9 dlOOOOO. ,2.&