PENDAHULUAN
Rumusan Masalah
Seorang insinyur kimia harus mampu merancang sistem perpipaan sehingga dapat mengalirkan sejumlah daya tertentu tanpa terlalu banyak penurunan tekanan dari satu ujung ke ujung lainnya. Hal ini dikarenakan jika penurunan tekanan terlalu besar maka energi yang dibutuhkan akan semakin tinggi sehingga tidak ekonomis. Dengan demikian, rumusan masalah dalam percobaan ini adalah bagaimana sifat-sifat fluida yang terjadi pada sistem perpipaan dan peralatan terkait serta perubahan luas perpipaannya.
Tujuan Percobaan
Ruang Lingkup
-Variasi ini dilakukan untuk mengetahui pengaruhnya terhadap penurunan tekanan dan kehilangan gesekan pada pipa. Hasil yang diperoleh dari pengaruh panjang pipa berupa penurunan tekanan dan kerugian gesekan adalah sebagai berikut: Nilai kerugian gesekan yang diperoleh berdasarkan tabel dan grafik di atas menunjukkan pengaruh panjang pipa terhadap kerugian gesekan. , menunjukkan bahwa semakin panjang pipa maka semakin besar pula kerugian gesekan yang ditimbulkan, baik menurut hasil perhitungan maupun sebenarnya.
Kerugian gesekan yang terjadi pada saat mengalir melalui jalur aliran pipa dapat dikorelasikan dengan panjang pipa, sehingga akan menimbulkan kerugian gesekan yang setara. Nilai kerugian gesekan yang diperoleh dari tabel dan grafik di atas menunjukkan pengaruh panjang pipa terhadap kerugian gesekan, menunjukkan bahwa semakin panjang pipa maka kerugian gesekan semakin besar. Nilai kerugian gesekan yang diperoleh dari tabel dan grafik di atas menunjukkan pengaruh diameter pipa terhadap kerugian gesekan, yang menunjukkan bahwa semakin besar diameter pipa maka kerugian gesekan yang dihasilkan semakin kecil, baik menurut hasil perhitungan maupun sebenarnya.
Nilai kerugian gesekan yang diperoleh dari tabel dan grafik di atas menunjukkan pengaruh sambungan pipa terhadap kerugian gesekan. Nilai kerugian gesekan yang diperoleh dari tabel dan grafik di atas menunjukkan pengaruh pembukaan katup terhadap kerugian gesekan.
TINJAUAN PUSTAKA
Fluida Statis
Fluida Dinamis
Klasifikasi Aliran Fluida
- Aliran Compressible dan Aliran Incompressible
- Aliran Internal dan Aliran Eksternal
- Aliran Laminer dan Aliran Turbulen
Aliran laminar terjadi ketika partikel fluida bergerak sejajar dengan panjang lintasan halusnya, seperti aliran fluida yang sangat kental seperti minyak yang mengalir dengan kecepatan rendah. Sedangkan aliran turbulen akan terjadi bila partikel-partikel fluida bergerak tidak seragam yang selanjutnya akan menyebabkan terjadinya pertukaran momentum dari satu bagian fluida ke bagian fluida lainnya (Ridwan, 1999).
Kontinuitas
- Kontinuitas Sama Dengan Kekekalan Massa Fluida
- Persamaan Kontinuitas untuk Fluida Incompressible
- Persamaan Kontinuitas untuk Fluida Compressible
Jadi, massa zat cair yang masuk ke salah satu ujung pipa harus sama dengan massa zat cair yang keluar dari ujung pipa yang lain. Apabila suatu zat cair dengan massa tertentu masuk ke dalam pipa yang berdiameter besar, maka zat cair tersebut akan keluar dari pipa yang berdiameter kecil dengan massa yang sama (Abidin, 2019). Ingatlah bahwa dalam aliran tunak, massa fluida yang masuk sama dengan massa fluida yang keluar.
Hukum Bernoulli
Head Loss
Head loss minor merupakan kehilangan energi yang disebabkan oleh perubahan penampang dan kelengkapan lain yang melekat pada pipa, seperti siku, tekukan, pemuaian, dan pengurangan penampang (kontraksi). Kehilangan tekanan yang kecil terjadi karena adanya tumbukan antar partikel dan akan mengakibatkan terjadinya gesekan yang disebabkan oleh turbulensi dan distribusi kecepatan yang tidak seragam pada penampang pipa (Eka dkk, 2017). Head loss total merupakan penjumlahan dari kerugian mayor dan kerugian minor dari bilangan Reynolds, yang dapat dilihat pada persamaan berikut.
Namun bilangan Reynolds dapat bervariasi, untuk bilangan laminar Re kurang dari 2000, untuk aliran turbulen Re lebih besar dari 2300, dan aliran transisi sekitar 2000 hingga 2300 (Hariyono dkk, 2017). Fluida dengan viskositas lebih tinggi lebih mungkin mengalami resistensi dibandingkan fluida dengan viskositas lebih rendah. Semakin besar diameter pipa, semakin besar nilai Reynolds dan semakin kecil faktor gesekannya.
Jika ketinggian pipa berubah, hal ini dapat memaksa fluida bekerja melawan gravitasi, sehingga kehilangan energi di sepanjang perjalanan. Pipa yang lebih panjang jelas akan mempunyai potensi kerugian gesekan yang lebih tinggi dibandingkan pipa yang lebih pendek.
Pipa
- Klasifikasi Perpipaan Berdasarkan Jenis Materialnya
- Komponen Perpipaan
Hal ini mungkin disebabkan oleh penipisan geser, kerugian gesekan melemah seiring dengan meningkatnya laju aliran sepanjang pipa, yang menyebabkan nilai sebenarnya lebih kecil dari nilai teoritis. Namun nilai kerugian gesekan akibat perubahan panjang pipa dengan diameter 0,5 inci menunjukkan nilai kerugian gesekan yang lebih besar dibandingkan dengan percobaan sebelumnya dengan diameter pipa 0,75 inci. Artinya diameter pipa yang digunakan juga berpengaruh terhadap nilai gesekan, kerugian yang ditimbulkan, hal ini sejalan dengan yang dijelaskan oleh Yanuar dan Didit (2016) bahwa semakin besar diameter maka semakin kecil nilai penurunan tekanan dan kehilangan gesekan tercipta dan sebaliknya. . Hal ini menunjukkan bahwa untuk setiap perubahan panjang pipa, nilai kehilangan gesekan teoritis sekitar 2-5 kali lebih besar dari nilai sebenarnya.
Hal ini mungkin disebabkan oleh penipisan geser, kerugian gesekan berkurang seiring dengan meningkatnya aliran sepanjang pipa, sehingga nilai aktual lebih kecil dari nilai teoritis. Semakin rendah penurunan tekanan menurut persamaan Darcy-Weisbach maka semakin rendah pula kerugian gesekannya. Hal ini sejalan dengan yang dijelaskan oleh Fitriani (2020) bahwa kerugian gesekan pada globe, T dan gate valve lebih besar dibandingkan pada knee karena perbedaan tekanan pada knee lebih kecil dibandingkan pada yang lain.
Hasil rugi gesek aktual yang didapat dari alat kelengkapan pipa berupa elbow sebesar 2,666447 dan rugi gesek teoritis sebesar 0,134001. Variasi bukaan katup 3, 5 dan 7 terhadap besarnya kerugian gesekan dengan diameter pipa 0,75 dan panjang pipa 1,4 m merupakan data terbaik. Hal ini sesuai dengan penjelasan Putro dkk (2020) bahwa semakin kecil bukaan katup maka nilai kerugian gesekan akan semakin besar, begitu pula sebaliknya.
Variasi bukaan katup 3, 5 dan 7 terhadap besarnya kerugian gesekan pada diameter pipa 0,5 dan panjang pipa 0,6 m merupakan data terbaik. Hal ini juga sejalan dengan yang dijelaskan Putro dkk (2020), ketika bukaan katup diperkecil maka nilai kerugian gesekan akan semakin tinggi begitu pula sebaliknya. Namun pada percobaan ini, selisih nilai kerugian gesekan teoritis dan aktual menunjukkan nilai yang hampir 3-5 kali lipat.
Tambahkan variasi jenis fluida yang digunakan untuk mengetahui kerugian gesekan yang terjadi dengan jenis fluida lainnya.
Friction Factor
Pressure drop
METODOLOGI PERCOBAAN
Alat dan Bahan
Saat memasang selang pada fitting siku, perlu diperhatikan bahwa selama proses perpindahan variasi, pastikan cairan mengalir melalui pipa. Jika tidak, sesuaikan dengan membuka katup agar cairan dapat mengalir ke saluran.
Prosedur Percobaan
Percobaan dengan pipa yang panjangnya m, kemudian sesuaikan bukaan katup sesuai variasi, periksa katup dengan cara membukanya (jika air mengalir), maka air akan mengalir keluar dari katup, dan pasang tabung pengukur tekanan pada pipa katup sesuai variasi panjangnya (misal 0,8 cm dengan diameter 0,75 inchi) dan pastikan tabung terpasang rapat dan kokoh, pasang blok milimeter, lalu hidupkan kembali pompa, lalu buka katup pada titik dan panjangnya sekaligus mencatat perbedaan tekanan air raksa yang bergerak naik turun pada pressure gauge, lalu tandai balok milimeter lalu ukur dengan penggaris, terakhir catat pola percobaan untuk versi lainnya. Percobaan dengan pipa yang panjangnya m, kemudian sesuaikan bukaan katup sesuai versinya, periksa katup dengan membukanya (jika air mengalir), maka air akan mengalir keluar dari katup, dan pasang pipa pengukur tekanan pada katup pipa sesuai dengan diameter pipa 2 inchi, dan kelengkapannya antara lain siku, katup penutup dan T-piece dan pastikan pipa kencang dan aman, pasang blok milimeter, lalu hidupkan pompa lagi, lalu buka katup pada titik tersebut dan panjang pipa sesuai versinya, sekaligus perhatikan perbedaan tekanan air raksa yang bergerak naik turun pada alat pengukur tekanan, kemudian tandai balok milimeter, lalu ukur dengan penggaris, dan terakhir catat pada pola pengujian. untuk versi lain. Pertama pasang selang pada fitting tee yang berbeda, lalu pasang selang pada fitting siku, harap diperhatikan: selama proses.
Gambar Alat
Variabel Percobaan
Hal ini juga sejalan dengan interpretasi persamaan Darcy-Weisbach yang menjelaskan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kerugian gesekan, termasuk pengaruh panjang pipa, dimana peningkatan kerugian gesekan akan berlipat ganda jika panjang pipa juga diperbesar dua kali lipat. Hal ini juga sejalan dengan interpretasi persamaan Darcy-Weisbach yang menjelaskan faktor-faktor apa saja yang mempengaruhi kerugian gesekan, termasuk pengaruh panjang pipa, dimana peningkatan kerugian gesekan akan berlipat ganda jika panjang pipa juga diperbesar dua kali lipat. Sementara itu, hasil percobaan Fitriani (2020) juga menghasilkan kerugian gesekan pada elbow, baik teoritis maupun aktual, lebih kecil dibandingkan kesempurnaan globe, tee, dan neck.
Untuk percobaan aliran fluida berikutnya, kerugian gesekan dapat dimodelkan pada variabel lain seperti jenis pipa, bilangan Reynolds, dan lain-lain.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Saran
Dengan memperbanyak pengamatan dan konsistensi pencatatan data yang lebih baik, maka pemahaman tentang konsep aliran fluida akan lebih baik. Karena pembacaan dibatasi pada 3 variasi data pembuka, maka lebih banyak data dapat menghasilkan prediksi yang lebih detail. Analisis profil aliran fluida cair dan penurunan tekanan pada pipa L menggunakan metode simulasi Computational Fluida Dynamic (CFD).
