VI. Analisis
Reynold Number (Re) merupakan rasio antara gaya inersia (vsp) terhadap gaya viskos (u/L) yang dimana dalam mekanika fluida menghubungkan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Karakteristik dan jenis aliran pada suatu fluida atau saluran pipa dapat diketahui dengan melakukan pengamatan dan perhitungan (teoritis).
Pada percobaan praktikum Osborne Reynold dilakukan pengamatan secara visualisasi dengan mengamati jenis aliran. Visuasliasi aliran merupakan suatu metode untuk mendemonstrasikan bentuk – bentuk aliran di dalam maupun di luar saluran. Aliran tersebut dapat dilihat secara langsung sehingga dapat menentukan jenis aliran yang terjadi. Alat yang digunakan untuk mengetahui kondisi suatu aliran pada percobaan yaitu Osborne Reynolds Apparatus. Alat tersebut diracangkan dengan aliran pipa vertikal dan terdiri dari gelas tinta yang digunakan untuk penampung tinta,keran pengatur tinta,keran pengatur air,keran pengatur pipa,keran pengatur tangki,kaki atau penyangga,pipa inlet, pipa pengamatan ( flow visualisation pipe) dan kelereng (Gundu). Kelereng pada rangkaian alat tersebut berfungsi untuk menjaga kestabilan aliran masuk agar tidak terjadi gejolak yang membuat aliran tinta yang diamati terganggu atau disebut sebagai sebagai bola pemecah energi. Dalam percobaan juga menggunakan Hydraulic Bench untuk menyuplai air atau sebagai sumber air dan pengaturanalian air agar mengetahui debit aliran yang dihubungkan dengan alat Osborne Reynolds apparatus. Selain itu juga digunakan stopwacth untuk menghitung debit keluaran fluida dan gelas ukur untuk menghitung volume. Aliran fluida yang diamati dalam percobaan adalah tinta berwarna merah. Tinta berwarna merah sebagai indikasi yang dapat menggambarkan secara visual model aliran, dimana besarnya pengaruh arus terhadap keadaan zat tinta tersebut merupakan efek dari besar arus dalam debit tertentu dan waktu tertentu.
Tahap pengamatan dalam menentukan jenis aliran fluida pada percobaan dilakukan pemasangan alat osborne reynold apparatus secara vertical diatas alat hydraulic bench dan dipastikan saluran – saluran pemasukkan air terpasang dengan baik. Lalu hydraulic bench di hidupkan ( Power cut of switch) agar menyuplai air untuk alat osborne reynold appartus dengan memastikan aliran pada hydraulic bench tidak bergelembung agar stabil. Proses pengamatan aliran fluida mennggunakan tinta berwarna merah yang dimasukan ke dalam penampung tinta pada bagian atas alat osborne reynold apparatus hingga batas yang ditentukan. Tinta tersebut memudahkan dalam menentukan tipe aliran yaitu laminar, transisi dan turbulen. Setelah tinta dimasukkan,pastikan keran pengeluarannya terbuka dan keran pengatur debit diatur hingga air keluar sampai batas pengeluaran air. Terlihat tinta pewarna merah menetes hingga secara kontinu dan amati aliran fluida tinta bewarna merah pada pipa vertical bening osborne reynold apparatus, lalu keran pembuang air juga dibuka dengan derjaat bukaan keran 3 pada flow control valve ,kemudian air yang melewati pipa pembungan di tampung menggunakan gelas ukur dengan volume 1000 ml sambil menghitung fluida yang tertampung tersebut menggunakan stopwatch dan dihitung sebanyak 2 kali agar mendapatkan pengukuran rata – rata waktu yang akurat. Waktu pertama di datpatkan selama 90.5 detik dan waktu kedua selama 102.1 detik sehingga di dapatkan waktu rata – rata selama 96.3 detik Pada percobaan pertama diamati secara visual mendapatkan tipe aliran pada bukaan keran 3 yaitu laminar. Laminar yang terlihat yaitu kondisi aliran dengan garis- garis aliran yang mengikuti jalur yang sejajar sehingga tidak terjadi percampuran antara bidang – bidang geser fluida. dimana terlihat seperti gambar berikut :
Gambar 6.1 Ilustrasi Aliran Laminar pada Pipa Bening Vertical Osborner reynold apparatus
Selanjutnya, derajaat bukaan keran dititngkatkan yaitu 5,7,9, 12 dan langkah percobaan sebelumnya diulangi. Pada percobaan di dapatkan tipe aliran yang berbeda – beda dimana pada bukaan keran 5 tipe aliran yang diamati adalah laminar dengan waktu rata – rata selama 39.8 detik.
Pada percobaan bukaan keran 7 dengan waktu rata – rata selama 29.1 detik dan 9 dengan waktu rata – rata selama 18.4 detik di dapatkan tipe aliran transisi. Aliran Transisi merupakan kondisi aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen atau dari turbulen menjadi laminar . Dimana tipe aliran laminar dapat terlihat seperti gambar berikut :
Gambar 6. 2 Ilustrasi Aliran Transisi pada Pipa Bening Vertical Osborne Reynold
Pada percobaan diamati bukaan keran 12 dengan waktu rata – rata selama 15 detik di dapatkan tipe aliran turbulen. Aliran turbulen merupkan aliran dengan kondisi garis – garis aliran yang saling bersilangan sehingga terjadi percampuran antara bidang – bidang geser di dalam fluida. Dimana tipe aliran turbulen dapat terlihat seperti gambar berikut :
Gambar 6.3 Ilustrasi Aliran Turbulen pada Pipa bening Vertical Osborne Reynold Selain menentukan jenis aliran fluida melalui penngaman ialah menggunakan perhitungan secara teoritis. Dalam percobaan di dapatkan nilai data dan perhitungan waktu rata – rata(s), viskositas air(Kg/m.s),suhu(.c), densitas air(Kg/m3),volume(m3),diameter pipa(m), debit(m3/s).
Singga berdasarkan data dan perhitungan tersebut didataptkan nilai bilangan reynolds dalam menentukan tipe aliran. Pada bukaan keran 3, bilangan reynolds yang didapatkan ialah sebesar 1592.7852 yang berarti tipe aliran tersebut adalah laminar karena bilanngan reynolds (Re) kurang dari 2000. Pada bukaan keran 5, bilangan reynold (Re) yang didapatkan ialah sebesar 3854.2511 yang berarti tipe aliran tersebut adalah transisi karena bilangan reynold (Re) diantara 2000 hingga 4000.Sedangkan pada bukaan keran 7,9 dan 12 adalah turbulen dengan hasil bilangan reynold masing – masing ialah sebesar 5271.1311 , 8336.2186, dan 10226.5968. Hal tersebut dikarena nilai Reynold (Re) lebih dari 4000.
Berdasarkan pengamatan dan perhitungan, dimana semakin besar bukaan keran dan ketinggian air maka semakin besar kecepatan aliran fluidanya. Sehingga, debit aliran keluaran fluida juga semakin besar. Apabila semakin besar kecepatan alirannya maka semakin besar pula bilangan reynolds yang dihasilkan. Hal ini menunjukkan, teori sudah sama dengan eskperimen, yaitu kecepatan rata – rata fluida berbanding lurus dengan bilangan reyolds. Dimana semakin besar kecepatan fluida makan semakin besar bilangan reynoldsnya.Dalam perhitungan debit yang di dapatkan dengan diukur menggunakan volume gelas ukur kurang akurat. Hal tersebut dikarenakan saat pada memulai menghitung menggunakan stopwactg dan menghentikannya. Sehingga perhitungan debit dengan menggunakan gelas ukur dilakukan sebanyak dua kali untuk mendapatkan debit yang lebih akurat. Namun adanya perbadaan hasil pengamatan tipe aliran dengan hasil perhitungan tipe aliran pada bukaan 5,7, dan 9. Hal tersebut disebabkan oleh :
1) Viskosias
Vsikositas mempengaruhi nilai bilangan Reynold (Re) karena viskositas merupakan tingkat kekentalan suatu fluida (zat cair), dimana viskositas ini akan sangat berpengaruh terhadap massa jenis suatu fluida. Jika tingkat kekentalan (viskositas) fluida tinggi, maka massa jenisnya juga semakin tingg, dimikian juga sebaliknya. Dimana viskositas dari zat warna, jika zat pewarna terlalu besar maka zat tersebut akan sulit keluar melalui pipa saluran zat pewarna,jika zat pewarna terlalu kecil viskositasnya maka aliran yang keluar akan semakin kecil pula, hal ini dipengaruhi juga oleh adanya tekanan yang diberikan pada saat zat tersebut keluar. Jika viskositasnya terlalu besar, maka tekannnya juga semakin besar, dimana akibatnya aliran yang terjadi kecil,sehingga tidak terbentuk aliran fluida maka kerapatannya kecil, dan molekul yang terjadi besar alirannya juga sulit keluar, jika viskositasnya terlalu kecil,maka tekanannya juga akan kecil,karena kerpatanyna besar, sehingga molekl yang terjadi sangat kecil dan aliran tidak terbentuk atau terlalu bias ( menyebar kesegala arah)
2) Diameter pipa
Diameter pipa apabbila kecil dengan tingkat viskositas dan massa jenis yang besar maka kecepatan alirannya juga kecil, jadi massa jenis,kecepatan, viskositas dan diameter pipa sangat berpengaruh terhadapa besarnya nilai Re karena besaran – besaran tersebut sangat berhubungan satu dengan yang lain dan saling mempenngaruhi,hal tersebut berdasarkan rumus :
NRE= p.v.d/u
Sehingga hubungan bukaan keran dengan nilai Reynold yaitu apabila Semakin besar bukaan keran maka semakin besar pula nilai Renya maka kecenderungan transisi aliran suatu fluida dari laminar menjadi turbulen juga semakin besar. Diamter pipa akan mempengaruhi kecepatan aliran, sehingga bentuk aliran sulit dilewati bentuknya karena berhubbungan dengan tekanan yang ditimbulkan dari atas tangki penampungan air, jadi ketinggian tangki penampungan air juga mempengaruhi kecepatan aliran yang akan terbentuk fluida.
3) Kecepatan Aliran
Kecepatan Aliran sangat berpengaruh dalam debit aliran. Semakin cepat aliran mengalir,maka semakin besar debit aliran yang dihasilkan. Semakin lambat aliran mengalir, maka semakin sedikit debit aliran yang dihasilkan .
Panjang pipa kaca akan mempengaruhi terbentuknya aliran, yang berhubungan juga dengan tekanan yang ditimbulkan dari atas tangki penampung air.
VII. Kesimpulan
1). Berdasarkan Reynold Number yang telah didapatkan, bukaan keran 3 memiliki jenis aliran laminar, pada bukaan keran 5 memiliki jenis aliran transisi, sedangkan pada bukaan keran 7,9 dan 12 memiliki jenis aliran turbulen.
2)Semakin besar laju alir yang dihasilkan maka bilangan reynold yang dihasilkan pun semakin besar, sehingga didapatkan jenis aliran turbulen,begitupun sebaliknya. Semakin kecil laju alir maka bilangan reynolds yang didapatkan semakin kecil,sehingga didapatkan jenis aliran laminar.
3) Parameter – parameter yang mempengaruhi bilangan reynolds yaitu kerapatan densitas (p), kecepatan aliran(v), diameter(D) dan viskositas fluida (u)
4). Berdasrkan perhitungan, bilangan reynolds (Re) yang di dapatkan pada bukaan keran 3 ialah 1592.7852 , pada bukaa keran 5 ialah 3854.2511, pada bukaan keran 7 ialah 5271.1311, pada bukaan keran 9 ialah 8336.2186, dan pada bukaan keran 12 ialah 10226.5968.
