ANALISA KOEFISIEN GESEK PIPA ACRYLIC

(1)

“

JUDUL TUGAS AKHIR”

ANALISA

KOEFISIEN GESEK

PIPA

ACRYLIC DIAMETER

0,5 INCHI,

1 INCHI, 1,5 INCHI

(2)

ABSTRAKSI



_{Alat uji kehilangan tekanan didalam sistem perpipaan dibuat dengan}

menggunakan tiga buah pipa pengujian, diantaranya: pipa acrylic

berdiameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan diameter dalam 9,5 mm (0,37 inci),

pipa acrylic berdiameter 25,4 mm (1inci) dengan diameter dalam 18 mm

(0,71 inci) dan pipa acrylic berdiameter 38,1 mm (1,5 inci) dengan diameter

dalam 32 mm (1,26 inci). Pipa acrylic merupakan pipa pengujian

transparan, yang dapat membantu untuk melihat aliran dari fluida

tersebut. Analisa aliran fluida pada pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci)

dan 38,1 mm (1,5 inci) dengan permukaan licin, bertujuan untuk

membandingkan nilai bilangan Reynold (Re) dan koefisien gesek (

λ

) pada

pipa acrylic diameter 12,7 mm (0,5 inci) dengan nilai bilangan Reynold (Re)

dan koefisien gesek (

λ

) pada pipa acrylic diameter 38,1 mm (1,5 inci).

Pengamatan dari grafik Re-

λ

yang ditampilkan untuk menganalisa apabila

nilai Reynold (Re) jika semakin meningkat dan pengaruhnya terhadap nilai

koefisien geseknya (

λ

).

Hasil dari tampilan grafik Re-

λ

akan disesuaikan

dengan diagram Moody.

(3)

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Setiap hari kita selalu berhubungan dengan fluida tanpa kita sadari. Kita dapat melihat instalasi perpipaan air pada rumah yang kita tempati. Fenomena pada fluida yang dapat kita lihat dalam kehidupan sehari-hari. Benturan air antara pipa ketika keran air ditutup secara tiba-tiba. Pusaran air yang kita lihat ketika air didalam bak mandi dikeluarkan melalui lubang pembuangannya. Radiator air atau uap panas untuk memanaskan rumah dan radiator pendingin dalam sebuah mobil yang bergantung pada aliran fluida agar dapat memindahkan panas dengan efektif.

Pada perkembangan dunia industri yang semakin pesat beriringan dengan memasuki era globalisasi, sangat banyak sekali dilakukan penemuan-penemuan yang dikembangkan lewat penelitian yang dilakukan oleh para ahli dan engineering dengan tujuan untuk mengetahui nilai bilangan Reynold number (Re) suatu fluida dan koefisien gesek ( ) dari berbagai jenis pipa.λ

Di dunia industri banyak sekali menggunakan pipa dalam pendistribusian fluida cair dalam melakukan proses produksi. Misalnya saja pada Perusahaan Air Minum (PAM) dan Perusahaan Tambang Minyak Negara (PERTAMINA).

Pipa memiliki berbagai bentuk penampang dan ukurannya. Yang sering banyak digunakan oleh umum adalah pipa yang berbentuk lingkaran. Dan material pipa yang digunakan bermacam-macam, diantaranya: acrylic, PVC, plastik, logam dan sebagainya. Material pipa yang digunakan sesuai dengan kebutuhan dan tujuannya.

Di dunia industri sebagian besar fluidanya mengalir pada pipa tertutup masalah utama yang terjadi antara lain:

1.Terjadinya gesekan sepanjang dinding pipa.

2.Terbentuknya turbulensi akibat gerakan relatif dalam molekul fluida yang dipengaruhi oleh viskositas fluida.

3.Terjadi kerugian tekanan.

Penelitian kami ditujukan untuk mengetahui besarnya nilai Reynold number (Re) fluida cair dan koefisien gesek ( ) pada pipa λ acrylic dengan permukaan licin. Dan didalam penelitian, kami membandingkan nilai bilangan

Reynold number (Re) dan koefisien gesek ( ) pada pipa λ acrylic diameter 9,5 mm (0,37 inchi) dengan pipa acrylic

(4)

1.3. Pembatasan Permasalahan

1. Fluida yang digunakan fluida

incrompressible, Newtonia

2. Tidak terjadi kebocoran pada rangkaian, sehingga volume dalam rangkaian dianggap

konstan.

3. Permukaan pipa dianggap sebagai permukaan yang licin.

4. Nilai koefisien gesek (

ג

) hanya pada pipa pengujian, yaitu: pipa

acrylic

diameter 25,4 mm

(1 inchi) dan pipa

acrylic

diameter 38,1 mm (1,5 inchi).

5. Membandingkan nilai bilangan

Reynold number

(Re) dan koefisien gesek (

ג

) pada pipa

acrylic

diameter 25,4 mm (1 inchi) dengan pipa

acrylic

diameter 38,1 mm (1,5).

1.4. Tujuan Penelitian

Permasalahan yang diambil adalah “Analisa Aliran Fluida Pada Pipa Acrylic Diameter

12,7 mm(0,5 inchi), 25,4 mm (1 inchi) dan 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan Licin”.

1.2. Permasalahan

Permasalahan yang diambil adalah “Analisa Aliran Fluida Pada Pipa Acrylic Diameter 12,7

(5)

1.5. Metode Penulisan

Untuk mendukung terselesaikannya penulisan tugas akhir atau skripsi ini, penulis

melakukan pengambilan langsung terhadap nilai atau angka-angka yang diperoleh dari

alat uji, yaitu seperangkat perpipaan yang telah selesai di kerjakan. Langkah tersebut

ditempuh guna mengetahui permasalahan yang akan di kaji atau dtelaah mengenai studi

kasus dalam penyusunan penulisan tugas akhir atau skripsi. Pada bedah kasus tentang

analisis fluida pada pipa

acrylic

kali ini penulis melakukan beberapa metode antra lain

.

1. PENDAHULUAN

Berisi tentang latar belakang permasalahan yang menjadi penyebab penulis melakukan

penelitian, tujuan penelitian, pembatasan masalah dan ringkasan tentang sistematika

penulisanskripsi.

2. DASAR TEORI

Berisi tentang hipotesis teori serta beberapa penjelasan mengenai istilah / variable-variabel

yang berkaitan dalam penelitian ini antara lain: viskositas, densitas, debit aliran, aliran

Newtonian

, dan aliran

non- Newtonian

, aliran laminar, aliran transisi, aliran

turbulen,bilangan

Reynolds

, koefisien gesek.

3. SET UP ALAT DAN PENGUJIAN

Berisi tentang alat yang digunakan, skema rangkaian pengujian, prosedur pengujian

serta

kelemahan dan keterbatasan pengujian, juga berisi mengenai unit pengujian,

persiapan pengujian, prosedur pengujian, metode pengambilan data dan pengolahan data.

4. DATA DAN PEMBAHASAN

Berisi tentang analisa data-data dan interprestasi hasil pengolahan data.

5. KESIMPULAN

(6)

TEORI DASAR

 _{fluida memperlihatkan fenomena sebagai zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan}_{fluida memperlihatkan fenomena sebagai zat yang terus menerus berubah bentuk apabila mengalami tegangan}

geser, dengan kata lain yang dikategorikan sebagai fluida adalah suatu zat yang tidak mampu menahan tekanan geser, dengan kata lain yang dikategorikan sebagai fluida adalah suatu zat yang tidak mampu menahan tekanan

geser tanpa berubah bentukgeser tanpa berubah bentuk..

 _{Fluida secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya (}_{Fluida secara umum bila dibedakan dari sudut kemampatannya (compresibility}_{compresibility), maka bentuk fluida terbagi dua}_{), maka bentuk fluida terbagi dua}

jenis, yaitu; jenis, yaitu; compressible fluidcompressible fluid dan dan incompressible fluid. incompressible fluid.

 _{compressible fluid}_{compressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubah (}_{adalah fluida yang tingkat kerapatannya dapat berubah-ubah (ρ}_ρ_≠_{≠ konstan)}_{konstan), contohnya; zat}_{, contohnya; zat}

berbentuk gas. berbentuk gas.

 _{incompressible fluid}_{incompressible fluid adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya kecil sekali dan}_{adalah fluida yang tingkat kerapatannya tidak berubah atau perubahannya kecil sekali dan}

dianggap tidak ada (dianggap tidak ada (ρρ = konstan) = konstan), contohnya; zat berbentuk cair., contohnya; zat berbentuk cair.

2.1. Definisi Fluida

 _{Semua fluida sejati mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karakteristik-karakteristik yang}_{Semua fluida sejati mempunyai atau menunjukkan sifat-sifat atau karakteristik-karakteristik yang}

penting.

Diantaranya adalah kerapatan (density), laju aliran massa, viskositas.Diantaranya adalah kerapatan (density), laju aliran massa, viskositas.

 _{Kerapatan (}_{Kerapatan (}_density_density_{) adalah}_{) adalah} _{merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat}_{merupakan jumlah atau kuantitas dari suatu zat}_{. Nilai kerapatan}_{. Nilai kerapatan}

(

(densitydensity) dapat ) dapat

dipengaruhi oleh temperaturdipengaruhi oleh temperatur..

 _{Semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya}_{Semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya}

kohesi dari

molekul-molekul fluida semakin berkurang.molekul-molekul fluida semakin berkurang.

 _{Kerapatan (}_{Kerapatan (}_density_density_{) dapat dinyatakan dalam tiga bentuk:}_{) dapat dinyatakan dalam tiga bentuk:}

(7)

1. 1. Mass density

Mass density (ρ) satuan dalam SI adalah kg/m3.

(ρ) satuan dalam SI adalah kg/m3.

 _{Mass density}_{Mass density}_{adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut. Sifat ini ditentukan dengan cara}_{adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut. Sifat ini ditentukan dengan cara}

menghitung

menghitung ratioratio massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut. Hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:

2. Berat spesifik / berat jenis

(specific weight)

dengan simbol

( )

 _{Berat spesifik adalah massa jenis dari suatu zat yang dipengaruhi gaya tarik bumi atau gravitasi.}_{Berat spesifik adalah massa jenis dari suatu zat yang dipengaruhi gaya tarik bumi atau gravitasi.}_,_,

satuan dalam SI adalah N/m

satuan dalam SI adalah N/m33_._._Jadi_Jadi_{hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:}_{hubungannya dapat dinyatakan sebagai berikut:}

 _Spesifik_Spesifik_gravity_gravity_{adalah perbandingan antara kerapatan suatu zat dengan kerapatan air. Spesifik}_{adalah perbandingan antara kerapatan suatu zat dengan kerapatan air. Spesifik}

(8)

2.2.2.

2.2.2. Laju Aliran Massa

Laju Aliran Massa

Laju aliran massa fluida yang mengalir dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini: Laju aliran massa fluida yang mengalir dapat diketahui dengan persamaan dibawah ini:

 _{Viskositas adalah ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan perubahan}_{Viskositas adalah ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau perubahan perubahan}

bentuk.

 _{Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur, hal ini}_{Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya kenaikan temperatur, hal ini}

disebabkan gaya-gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan

semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang menyebabkan berturunnya viskositas dari

zat cair tersebut.

 _{Viskositas dibagi menjadi dua macam yaitu: viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau}_{Viskositas dibagi menjadi dua macam yaitu: viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau}

absolute viscosity

absolute viscosity dan viskositas kinematik. dan viskositas kinematik.

1. Viskositas dinamik atau viskositas mutlak atau

absolute

viscosity

 _{Viskositas dinamik adalah sifat fluida yang menghubungkan tegangan geser dengan gerakan}_{Viskositas dinamik adalah sifat fluida yang menghubungkan tegangan geser dengan gerakan}

fluida.

 _{Viskositas dinamik tampaknya sama dengan}_{Viskositas dinamik tampaknya sama dengan}_ratio_ratio_{tegangan geser terhadap gradien kecepatan}_{tegangan geser terhadap gradien kecepatan}

(9)

µ= τ

 _{Viskositas kinematik adalah perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan fluida.}_{Viskositas kinematik adalah perbandingan antara viskositas dinamik dengan kerapatan fluida.}

(10)

Dari persamaan kontinuitas didapat Dari persamaan kontinuitas didapat

(11)

2.4.1. Klasifikasi Aliran

2.4. Aliran Fluida

 _S_S_{ecara garis besar dapat dibedakan atau dikelompokan jenis aliran adalah sebagai berikut :}_{ecara garis besar dapat dibedakan atau dikelompokan jenis aliran adalah sebagai berikut :}

1. 1. Aliran tunak (Aliran tunak (steadysteady))

Suatu aliran dimana kecepatannya tidak terpengaruh oleh perubahan waktu sehingga kecepatan konstan Suatu aliran dimana kecepatannya tidak terpengaruh oleh perubahan waktu sehingga kecepatan konstan

terjadi perubahan kecepatan dan penampang lintasan.terjadi perubahan kecepatan dan penampang lintasan.

3. 3. Aliran tidak tunak (Aliran tidak tunak (unsteadyunsteady))

Suatu aliran dimana terjadi perubahan kecepatan terhadap waktu.Suatu aliran dimana terjadi perubahan kecepatan terhadap waktu.

4. 4. Aliran tidak seragam (Aliran tidak seragam (non uniformnon uniform))

Suatu aliran yang dalam kondisi berubah baik kecepatan maupun penampang berubah.Suatu aliran yang dalam kondisi berubah baik kecepatan maupun penampang berubah.

2.4.2.

2.4.2. Tipe-tipe Aliran

Tipe-tipe Aliran

a.

a. Aliran LaminerAliran Laminer

 _{Aliran laminer didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan atau lamina-}_{Aliran laminer didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan atau}

lamina-lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar.

lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar.

 _A_A_{liran laminer memenuhi pasti hukum viskositas Newton yaitu :}_{liran laminer memenuhi pasti hukum viskositas Newton yaitu :}

 _{Aliran laminer ini mempunyai nilai bilangan Reynoldsnya kurang dari 2300.}_{Aliran laminer ini mempunyai nilai bilangan Reynoldsnya kurang dari 2300.}

τ=_µdu

(12)

b.

b. Aliran Aliran TransisiTransisi

 _{Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen.}_{Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminer ke aliran turbulen.}

 _{Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lain-lain yang menyangkut geometri}_{Keadaan peralihan ini tergantung pada viskositas fluida, kecepatan dan lain-lain yang menyangkut geometri}

aliran dimana nilai bilangan Reynoldsnya antara 2300 sampai dengan 4000.

c. Aliran Turbulen

 _{Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak}_{Aliran turbulen didefinisikan sebagai aliran yang dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak}

menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling

tukar momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida yang lain dalam skala yang besar

 _D_D_{i mana nilai bilangan}_{i mana nilai bilangan}_Reynolds_Reynolds_{nya lebih besar dari 4000.}_{nya lebih besar dari 4000.}

2.5. Persamaan Kontinuitas

A1 V1

. .

(13)

 _L_L_{aju alir melalui A1 dan A2 harus sama. Dengan demikian:}_{aju alir melalui A1 dan A2 harus sama. Dengan demikian:}

 _Persamaan_Persamaan_Bernoulli_Bernoulli_{ideal adalah alirannya konstan sepanjang lintasan dan mengabaikan segala kerugian}_{ideal adalah alirannya konstan sepanjang lintasan dan mengabaikan segala kerugian}

yang terjadi dalam lintasan fluida.

 _{Persamaan untuk dua titik pada suatu garis aliran adalah:}_{Persamaan untuk dua titik pada suatu garis aliran adalah:}

 _{Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran dinamakan}_{Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran dinamakan}

(14)

vv = =

Re =Re =

D

Denganengan::VV = = adalah kecepatan fluida yang mengalir (m/s).adalah kecepatan fluida yang mengalir (m/s).

2.8

8. .

Kerugian Tinggi Tekan (

Head Loss

)

 _H_H_ead_ead _loss_loss_{(hL) merupakan suatu kerugian yang dialami aliran fluida selama bersikulasi di mana kerugian itu}_{(hL) merupakan suatu kerugian yang dialami aliran fluida selama bersikulasi di mana kerugian itu}

tergantung pada geometri penampang saluran dan parameter-parameter fluida serta aliran itu sendiri.

 _{Kerugian tinggi tekan (}_{Kerugian tinggi tekan (}_{head loss}_{head loss}_{) dapat dibedakan atas: kerugian gesekan dalam pipa (}_{) dapat dibedakan atas: kerugian gesekan dalam pipa (}_{major losses}_{major losses}_{) dan}_{) dan}

kerugian pada perubahan geometri (

kerugian pada perubahan geometri (minor lossesminor losses).).

a. Kerugian Gesekan Dalam Pipa atau Mayor Losses

 _{Kerugian gesekan dalam pipa atau}_{Kerugian gesekan dalam pipa atau}_{mayor losses}_{mayor losses}_{merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran}_{merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran}

dengan pipa sepanjang lintasan.

 _K_K_{erugian gesekan Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan}_{erugian gesekan Untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan}_{Darcy-Weisbach}_{Darcy-Weisbach}

(15)

b. Kerugian Pada Perubahan Geometri (

b. Kerugian Pada Perubahan Geometri (minor lossesminor losses))



_{Merupakan kerugian yang akan terjadi apabila ukuran pipa, bentuk penampang atau arah aliran}

berubah.



_{Secara umum kerugian ini dapat dihitung dengan persamaan berikut:}

D

Denganengan : : hh_L_L ₌₌adalah adalah kerugian kerugian pada perubahan geometripada perubahan geometri (m). (m).

λλ, , f = f = adalah koefisien gesek. adalah koefisien gesek.

VV = adalah = adalah kecepatan aliran fluida air (m/s).kecepatan aliran fluida air (m/s).

gg = adalah = adalah percepatan gravitasi (m/s percepatan gravitasi (m/s22_)._).

h_L

minor = _f V

2

2g

2.

2.9

9. .

Koefisien Gesek (

λ

)



_{Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminer}

dan aliran turbulen berbeda, maka penurunan koefisien gesek ini akan diturunkan secara

berbeda pula untuk masing-masing jenis aliran.

 _{Untuk rumus koefisien geseknya adalah}_{Untuk rumus koefisien geseknya adalah}



_{Jadi, untuk aliran}

_laminer

_{di semua pipa untuk semua fluida, harga}

_f

_adalah

_:



_{Dengan :}

_f

_{= = koefisien gesek.}

_λ



_{Re = bilangan}

_{Reynolds number}

h_L.2 .g.D

(16)

2.14

2.14 Tipe Aliran FluidaTipe Aliran Fluida

-

- Aliran laminarAliran laminar

Aliran laminar didefinisikan sebagai aliran dengan fluida yang bergerak secara halus dan lancar dengan kecepatan relatif rendah serta fluidanya sangat viskos. Dalam hal ini fluida boleh dianggap dalam bentuk lapisan-lapisan (lamina) dengan pertukaran molekuler y ang hanya terjadi di antara lapisan- lapisan y ang berbatasan dimana nilai bilangan Reynolds kurang dari 2300.

- Aliran transisi

Aliran transisi m erupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen. Ketika kecepatan aliran itu bertam bah atau v iskositasnya berkurang (dapat disebabkan tem peratur meningkat) m aka gangguan-gangguan akan terus teramati dan semakin membesar serta kuat y ang akhirnya suatu keadaan peralihan tercapai. Keadaan peralihan ini tergantung pada v iskositas fluida, kecepatan dan lain-lain y ang menyangkut geometri aliran dimana nila bilangan Reynolds antara 2300 sampai dengan 4000.

- Aliran turbulen

(17)

DESKRIPSI ALAT DAN

PROSEDUR PENELITIAN

3.1. Desain Alat

 _{Desain alat yang digunakan pada penelitian kerugian tekanan dalam sistem perpipaan ini adalah}_{Desain alat yang digunakan pada penelitian kerugian tekanan dalam sistem perpipaan ini adalah}

desain alat yang sederhana. Alat yang dibuat di desain untuk mengsirkulasikan fluida air, dari bak

air ke pipa pengujian dengan bantuan pompa, dan untuk pengaturan debit aliran fluidanya

menggunakan katup pengatur

menggunakan katup pengatur (valve).(valve).

Gambar 3.1. Skema Alat Penguji

(18)

3.2. Set Up Alat

Alat yang digunakan dalam penelitian ini dirakit sendiri dengan mengacu pada referensi

peneliti dan buku mekanika fluida. Komponen-komponen yang digunakan pada alat pengujian

Rangka meja uji digunakan sebagai

chassis

dari peralatan uji ini tempat meletakkan segala

Pompa sentrifugal berfungsi sebagai media untuk mengalirkan fluida dari bak air ke rangkaian

alat penguji. Adapun spesifikasi dari pompa slurry yang digunakan adalah:

(19)

4.

4. PiezometricPiezometric

 _Piezometric_Piezometric_{digunakan sebagai alat ukur tekanan dengan cara mengukur beda tekanan yang terjadi diantara}_{digunakan sebagai alat ukur tekanan dengan cara mengukur beda tekanan yang terjadi diantara}

dua titik pada pipa penguji. dua titik pada pipa penguji.

 _Piezometric_Piezometric_{dibuat dari selang akuarium yang diameter dalamnya 10 mm dan dipasang pada taping pipa}_{dibuat dari selang akuarium yang diameter dalamnya 10 mm dan dipasang pada taping pipa}

acrylic.

acrylic. PiezometricPiezometric ini dipasang pada millimeter blok yang sudah diberi ukuran dan ditempelkan pada triplek, ini dipasang pada millimeter blok yang sudah diberi ukuran dan ditempelkan pada triplek, tinggi

tinggi

triplek tersebut 2,35 m dari permukaan meja penguji.triplek tersebut 2,35 m dari permukaan meja penguji.

5. Rangkaian pipa PVC

 _{Pipa PVC digunakan untuk mengalirkan fluida dari bak air sampai pada sambungan antara pipa PVC dengan}_{Pipa PVC digunakan untuk mengalirkan fluida dari bak air sampai pada sambungan antara pipa PVC dengan}

pipa

pipa acrylic.acrylic.

 _{Pipa PVC yang digunakan yaitu diameter ½”, diameter ½” digunakan dari bak air sampai}_{Pipa PVC yang digunakan yaitu diameter ½”, diameter ½” digunakan dari bak air sampai}_inlet_inlet _suction_suction_pada_pada

pompa dan diameter ½” juga digunakan pada

pompa dan diameter ½” juga digunakan pada discharge suctiondischarge suction pada pompa. pada pompa.

6. Katup pengatur (

1. Katup pengatur pada pipa 1. Katup pengatur pada pipa dischargedischarge pompa yang berfungsi untuk pompa yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida yang masuk mengatur kecepatan fluida yang masuk

pada pipa uji.pada pipa uji.

2. Katup pengatur pada 2. Katup pengatur pada by pass pipeby pass pipe yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida pada yang berfungsi untuk mengatur kecepatan fluida pada by pass pipeby pass pipe agar agar

aliran yang bersirkulasi pada rangkaian konstan dan mencegah terjadinya “aliran yang bersirkulasi pada rangkaian konstan dan mencegah terjadinya “water hammer”.water hammer”.

3. Katup pengatur pada percabangan sebelum pipa uji berfungsi untuk mengatur fluida yang masuk pada salah 3. Katup pengatur pada percabangan sebelum pipa uji berfungsi untuk mengatur fluida yang masuk pada salah

satu pipa pengujian.satu pipa pengujian.

7. Bak Air

 _{Bak air berfungsi sebagai media penyimpan fluida selama uji coba, bak air yang digunakan terbuat dari plastik}_{Bak air berfungsi sebagai media penyimpan fluida selama uji coba, bak air yang digunakan terbuat dari plastik}

sehingga tahan terhadap korosi.

sehingga tahan terhadap korosi. Kapasitas bak air yang digunakan 76 L.Kapasitas bak air yang digunakan 76 L.

Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabel-variabel lainnya, yaitu:Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabel-variabel lainnya, yaitu:

1. Gelas ukur1. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat

akan digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.akan digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.

(20)

Pada penelitian tersebut diperlukan juga peralatan pembantu untuk mengukur variabel-variabel lainnya, yaitu:

1. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat akan Gelas ukur digunakan untuk mengetahui volume fluida dalam waktu tertentu, dari volume fluida yang didapat akan

digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir.digunakan untuk mengetahui debit fluida yang mengalir. 2.

2. StopwatchStopwatch

StopwatchStopwatch digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur. digunakan untuk mengukur waktu yang diperlukan untuk mengisi gelas ukur.

3. Thermometer 3. Thermometer

ThermometerThermometer digunakan untuk mengetahui suhu fluida selama pengujian. digunakan untuk mengetahui suhu fluida selama pengujian. Hal ini diperlukan karena suhu sangat Hal ini diperlukan karena suhu sangat

berpengaruh terhadap viskositas fluidaberpengaruh terhadap viskositas fluida.. 4. Busur derajat

4. Busur derajat

Busur derajat digunakan untuk mengetahui besar pembukaan pada katup.Busur derajat digunakan untuk mengetahui besar pembukaan pada katup.

3.3. Metode Penelitian

3.3.1. Unit Pengujian

 _{Unit pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah}_{Unit pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah}

1. Unit Pengujian Langsung

Unit pengujian langsung adalah semua variabel yang diukur langsung pada saat penelitian,nilainya bisa Unit pengujian langsung adalah semua variabel yang diukur langsung pada saat penelitian,nilainya bisa

langsung dapat diketahui tanpa diperlukan perhitungan lebih lanjut. langsung dapat diketahui tanpa diperlukan perhitungan lebih lanjut.

Unit pengujian langsung pada penelitian ini terdiri dari pengukuran suhu (°C), beda ketinggian (m), volume Unit pengujian langsung pada penelitian ini terdiri dari pengukuran suhu (°C), beda ketinggian (m), volume

fluida yang tertampung (ml) dan waktu penampungan (s). Seluruh nilai unit pengujian langsung digunakan fluida yang tertampung (ml) dan waktu penampungan (s). Seluruh nilai unit pengujian langsung digunakan

sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tidak langsung.sebagai input data untuk mendapatkan nilai unit pengujian tidak langsung.

2. Unit Pengujian Tidak Langsung

(21)

3.3.2. Persiapan Pengujian 3.3.2. Persiapan Pengujian



_{Persiapan yang dilakukan dalam melakukan pengujian adalah:}



_{Menyiapkan tempat untuk ruang pengujian. Tempat untuk ruang penguijian tidak sempit dan}

cukup luas supaya pengujian dapat dilakukan dengan baik.



_{Membuat rangka tempat untuk meletakkan peralatan pengujian, sehingga peralatan dapat}

disusun dan menghindari terjadi getaran pada waktu pengujian.



_{Membuat rangkaian alat pengujian dengan menggunakan 3 pipa diameter yang berbeda dan}

permukaan yang licin

(smooth),

pompa, katup, dan bak penampung sedemikian sehingga

membentuk

loop

tertutup serta pembiasan air yang tersirkulasikan.



_{Untuk pipa acrylic diameter dalam 12 mm (0,5 inci), pipa acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm}

yang berjarak 0,5 m dari ujung pipa (tempat aliran

masuk).

5. Untuk pipa acrylic diameter 25,4 mm (1 inchi) permukaan licin dan pipa 38,1 (1,5 inchi), pipa

acrylic dilubangi dengan diameter 1 mm yang berjarak 1 mm dari lubang pertama dengan

(22)

3.3.3. Prosedur Pengujian

 _{Prosedur pengujian yang dilakukan pada saat pengambilan data adalah sebagai berikut:}_{Prosedur pengujian yang dilakukan pada saat pengambilan data adalah sebagai berikut:}

1. Memasukkan fluida kedalam bak air dengan volume 76 L.1. Memasukkan fluida kedalam bak air dengan volume 76 L.

2. Menghidupkan pompa, sehingga fluida dapat mengalir melalui instalasi pipa sehingga terjadi sirkulasi

aliran fluida.aliran fluida.

3. Menampung fluida yang keluar dari pipa pengujian dengan gelas ukur dan mencatat waktunya dengan

menggunakan stopwatch menggunakan stopwatch

4. Mengamati tinggi air pada kedua

4. Mengamati tinggi air pada kedua Piezometric Piezometric sesuai dengan bukaan katup, mengamati sampai tinggi sesuai dengan bukaan katup, mengamati sampai tinggi

keduanya relatif stabil (dalam keadaan tidak naik turun air yang ada dikeduanya relatif stabil (dalam keadaan tidak naik turun air yang ada di piezometric piezometric lurus). Kemudian lurus). Kemudian

mencatat tinggi hmencatat tinggi h₁₁dan hdan h₂₂pada pada piezometricpiezometric lurus. lurus.

5. Mengulangi pengambilan data dengan mengatur bukaan katup dari minimal sampai maksimal.

6. Pengambilan data yang dilakukan dimulai dari aliran dengan bilangan Reynolds kecil (laminar) sampai

dengan bilangan Reynolds besar (turbulen), dandengan bilangan Reynolds besar (turbulen), dan

7. Untuk pengambilan data berikutnya adalah dengan mengalirkan fluida ke pipa penguji dengan diameter

Untuk kemudahan pengambilan data, maka diambil asumsi-asumsi sebagai berikut:Untuk kemudahan pengambilan data, maka diambil asumsi-asumsi sebagai berikut:

1. Fluida yang digunakan termasuk kedalam 1. Fluida yang digunakan termasuk kedalam fluida incompressible fluida incompressible (tak mampu mampat).(tak mampu mampat).

2. Fluida yang digunakan adalah fluida yang termasuk fluida 2. Fluida yang digunakan adalah fluida yang termasuk fluida Newtonian.Newtonian.

(23)

 _{Untuk mendapatkan data-data hubungan yang diinginkan, maka dilakukan langkah-langkah pengolahan data}_{Untuk mendapatkan data-data hubungan yang diinginkan, maka dilakukan langkah-langkah pengolahan data}

sebagai berikut:

1.

1. Menghitung nilai debit (Q) aliran fluidaMenghitung nilai debit (Q) aliran fluida

(24)

5.

5. Membuat plot hasil perhitungan bilangan Membuat plot hasil perhitungan bilangan ReynoldsReynolds (Re) dan koefisien gesek ( (Re) dan koefisien gesek (λλ) ) menggunakan program menggunakan program

excel

excel. Dipilihnya program . Dipilihnya program excelexcel untuk membuat grafik karena excel dapat mengacu pada Diagram untuk membuat grafik karena excel dapat mengacu pada Diagram MoodyMoody..

6.

(25)

DATA DAN PEMBAHASAN

Proses Analisa Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Dengan Permukaan Licin

(26)

Data yang diketahui sebagai berikut:

Diameter pipa pengujian : Pipa acrylic dengan diameter luar 25,4 mm (1 inci) dan diameter dalam 18 mm (0,71 inci) dengan panjang 2 m.

Suhu fluida air pada saat pengujian : 29°C.

Volume fluida air pada gelas ukur : 2690 ml = 2,69×10-3 m3. Lamanya fluida air tertampung (t) : 10 detik.

Tinggi fluida air di piezometrik 1 (h₁) : 90 mm = 0.09 m. Tinggi fluida air di poezometrik 2 (h₂) : 25 mm = 0.025 m. Jarak antara piezometrik 1 dan 2 (L) : 1000 mm = 1m.

Viskositas kinematik (v) air pada suhu 29°C : 8,23×10-7 m2_{/s (dari tabel).}

Dari data-data yang sudah diketahui diatas, maka kita dapat menghitung data-data dibawah ini: •Debit (Q) fluida air

.

Luas penampang pipa pengujian (A)

Diameter dalam (D) pipa = 18 mm = 18 × 10-3_m.

(27)

•Kecepatan (V) fluida air

•_{Bilangan Reynold number}

(Re)

(28)

(29)

Tabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 12,7 mm (0,5 inchi) Dengan Permukaan Licin

(30)

(31)

Tabel Aliran Fluida Air Pada Pipa Pengujian Diameter 38,1 mm (1,5 inchi) Dengan Permukaan licin

(32)

Kombinasi Grafik

Re-

λ

Pipa Acrylic dari tiga jenis ukuran pipa

(0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 inchi permukaan licin)

(33)

■ Pipa 12,7 mm (0,5 inchi)

Pada pipa 0,5 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 2.26E-04 m3_{/s, dengan (V) kecepatan}

3.19E+00 m/s, dengan viskositas ( ) 8.23E-07 mν 2_{/s) menghasilkan (Re) 3,820.73, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H)}

0.84 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01531. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 3.54E-04 m3_/s,

dengan (V) kecepatan 4.31E+00 m/s, dengan viskositas ( ) 8.23E-07 mν 2_{/s menghasilkan, (Re) 57,674.94, dengan beda}

kerugian tinggi tekannya (∆H) 1.61 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01202. mengalami penurunan.

■ Pipa 25,4 mm ( 1 inchi)

Pada pipa 1 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 2,69E-03 m3_{/s, dengan (V) kecepatan 1,06}

m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 mν 2_{/s menghasilkan, (Re) 23162,81, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.065 m,}

koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ) 0.02054. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 7,21E-04 m3_{/s, dengan (V)}

kecepatan 2,84 m/s, dengan (Re) 62083,22, dengan beda kerugian tinggi tekannya (∆H) 0.292 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.01281. mengalami penurunan.

■ Pipa 38,1 mm (1,5 inchi)

Pada pipa 1,5 inchi permukaan halus didapat debit fluida terendah sebesar (Q) 3.05E-04 m3_{/s, dengan (V)}

kecepatan 3.79E-01 m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 mν 2_{/s menghasilkan, (Re) 14,750.06, dengan beda kerugian tinggi}

tekannya (∆H) 0.01 m, koefisien gesek yang dihasilkan sebesar (λ ) 0.04362. Sedangakan pada debit fluida tertinggi (Q) 7.86E-04 m3_{/s, dengan (V) kecepatan 9.78E-01 m/s, dengan viskositas ( ) 8,23 m}_ν 2_{/s menghasilkan, (Re)}

(34)

■

Kesimpulan

Dari tabel dapat dilihat bahwa pada diameter pipa pengujian berdiameter 0,5 inchi, 1 inchi, 1,5 Dari tabel dapat dilihat bahwa pada diameter pipa pengujian berdiameter 0,5 inchi, 1 inchi, 1,5

inchi bahwa:

 _{Pada bilangan}_{Pada bilangan}_Reynolds_Reynolds_{yang sama terlihat bahwa semakin besar diameter (D) pipa pengujian,}_{yang sama terlihat bahwa semakin besar diameter (D) pipa pengujian,}

maka nilai koefisien geseknya (

maka nilai koefisien geseknya (λλ) akan naik. Begitu juga sebaliknya, jika semakin kecil diameter ) akan naik. Begitu juga sebaliknya, jika semakin kecil diameter (D) pipa pengujian, maka nilai koefisien geseknya (

(D) pipa pengujian, maka nilai koefisien geseknya (λλ) akan menurun.) akan menurun.

 _Pada_Pada_{Reynolds number}_{Reynolds number}_{2300-4000 termasuk kedalam aliran, sedangkan diatas 4000 masuk}_{2300-4000 termasuk kedalam aliran, sedangkan diatas 4000 masuk}

kedalam aliran turbulen. Data-data dari grafik

kedalam aliran turbulen. Data-data dari grafik Re-Re-λλtersebut menampilkan grafik persamaan garis tersebut menampilkan grafik persamaan garis untuk aliran turbulen yaitu (0,316 Re-0,25). Nilai koefisien gesek untuk ketiga pipa yang diuji

untuk aliran turbulen yaitu (0,316 Re-0,25). Nilai koefisien gesek untuk ketiga pipa yang diuji

terlihat lebih tinggi dari koefisien gesek

terlihat lebih tinggi dari koefisien gesek Blassius.Blassius.