Documentcf

Praktikum POT – Compressible Flow

Kelompok 20 Page 1

Laporan Akhir

Praktikum Unit Operasi Teknik

01

COMPRESSIBLE FLOWCOMPRESSIBLE FLOWCOMPRESSIBLE FLOWCOMPRESSIBLE FLOW

Disusun Oleh: 1. Cahya Tri Rama (1106070905) 2. G.M. Widhi Kusuma (1106011972) 3. Laras Novita Sari (1106070930) 4. Trivika Lemona (1106019716)

Departemen Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Indonesia

Depok, 2013

KELOMPOK 20


Kelompok 20 Page 2

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur sama-sama kita ucapkan kehadirat Allah SWT karena atas berkat dan rahmat-

Nya, penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum UOP 1 untuk modul “Compressible

Flow” ini. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak

yang telah memberikan bantuan dalam melakukan praktikum dan juga menyelesaikan laporan

praktikum UOP 1 untuk modul compressible flow ini. Pihak-pihak yang turut membantu

penulis antara lain :

1. Bapak Ir. Dijan Supramono, M.Sc. selaku dosen pembimbing praktikum modul konduksi

yang telah banyak memberikan bimbingan, pengarahan, dukungan dan nasehat dalam

pelaksanaan praktikum dan pembuatan laporan praktikum ini.

2. Dian Ikramina selaku asisten laboratorium praktikum modul compressible flow yang

telah banyak mendampingi praktikan selama kegiatan praktikum.

3. Kedua orang tua dan keluarga penulis yang selalu memberikan dukungan dan semangat

kepada penulis.

4. Pihak-pihak lain yang turut membantu penulis, baik secara langsung maupun tidak

langsung selama penulisan proposal ini yang tidak dapat disebutkan satu per satu.

Ada pepatah yang mengatakan bahwa “Tiada gading yang tak retak”. Penulis-pun juga

menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penyusunan laporan praktikum ini. Oleh

sebab itu, penulis memohon maaf apabila terjadi kesalahan teknis maupun non teknis di dalam

laporan praktikum ini. Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk

perbaikan pada penulisan berikutnya. Akhir kata, penulis berharap agar laporan praktikum

UOP 1 untuk modul konduksi ini dapat menjadi sumber referensi di bidang Teknik Kimia

yang bermanfaat bagi banyak pihak.

Terima kasih,

Depok. Desember 2013

Penulis


Kelompok 20 Page 3

Daftar Isi

BAB I ........................................................................................................................................................................................ 4

PENDAHULUAN .................................................................................................................................................................. 4

1. Latar Belakang .................................................................................................................................................... 4

2. Tujuan Percobaan ............................................................................................................................................. 5

BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................................................................................. 6

Persamaan Bernoulli ................................................................................................................................................. 8

Compresible dan Incompresible Flow ............................................................................................................. 9

Bilangan Reynold....................................................................................................................................................... 11

Venturimeter ............................................................................................................................................................... 12

Orificemeter ................................................................................................................................................................. 13

BAB III ................................................................................................................................................................................... 15

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA ............................................................................................ 15

Percobaan 1 :Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara .......................................................... 15

Percobaan 2 :Karakteristik Aliran Tekanan Untuk Saluran Konvergen Divergen ............... 20

Percobaan 3 : Efisiensi Diffuser/Saluran Diffuser .................................................................................. 21

Percobaan 4 :Hubungan Koefisien Friksi/Gesekan dengan Bilangan Re pada Pipa ........... 24

Percobaan 5 :Aliran Melalui Orifice ................................................................................................................ 27

Percobaan 6 :Kompresor ...................................................................................................................................... 30

BAB IV ANALISIS............................................................................................................................................................. 35

4.1. Percobaan Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara ................................................ 35

4.2. Efisiensi Difuser / Saluran Difuser ................................................................................................... 39

4.3. Hubungan Koefisien Friksi/Gesekan dengan Bilangan Re pada Pipa ........................... 42

4.4. Percobaan aliran melalui orifice ........................................................................................................ 45

4.5. Percobaan Kompresor ............................................................................................................................. 49

BAB V ..................................................................................................................................................................................... 54

PENUTUP ............................................................................................................................................................................. 54

5.1. Kesimpulan .................................................................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................................................................... 55


Kelompok 20 Page 4

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang Fluida didefinisikan sebagai suatu substansi yang terus menerus mengalami deformasi

atau mengalir ketika diberikan tegangan geser. Jika tidak ada tegangan geser yang diberikan

maka fluida tidak akan mengalir (diam) sehingga tidak ada tegangan geser yang terjadi pada

fluida. Hal demikian dikatakan statika fluida dimana yang bekerja hanya tegangan normal

saja.Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam fluida tersebut

akan terbentuk lapisan-lapisan, di mana lapisan yang satu akan mengalir di atas lapisan yang

lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk tersebut, terdapat tegangan

geser (shear stress), yang besarnya bergantung pada viskositas fluida dan laju alir fluida relatif

terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan bentuk akhirnya, semua tegangan geser

tersebut akan hilang sehingga fluida berada dalam keadaan kesetimbangan. Pada temperatur

dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyai densitas tertentu.

Normalnya, ketika kita meninjau keadaan gerak dari suatu sistem partikel, kita akan

berusaha memberikan informasi mengenai posisi darisetiap partikel sebagai fungsi waktu.

Tetapi untuk kasus fluida adametode yang lebih mudah yang dikembangkan mula-mula oleh

Euler.Dalam metode ini kita tidak mengikuti pergerakan masing-masing partikel, tetapi kita

memberi informasi mengenai keadaan fluida pada setiaptitik ruang dan waktu. Keadaan fluida

pada setiap titik ruang dan untukseluruh waktu diberikan oleh informasi mengenai massa jenis

�(��, �) dankecepatan fluida ��(��, �).Aliran fluida dapat dikategorikan menurut beberapa

kondisi, yaitu:

1. Bila vektor kecepatan fluida di semua titik �� = �� bukan merupakan fungsi waktu maka

alirannya disebut aliran tetap (steady), sebaliknyabila tidak maka disebut aliran tak

tetap (non steady).

2. Bila di dalam fluida tidak ada elemen fluida yang berotasi relatif terhadap suatu titik

maka aliran fluidanya disebut alira irrotasional, sedangkan sebaliknya disebut aliran

rotasional.

3. Bila massa jenis ρ adalah konstan, bukan merupakan fungsi ruang dan waktu, maka

alirannya disebut aliran tak termampatkan, sebaliknya akan disebut termampatkan.


Kelompok 20 Page 5

4. Bila terdapat gaya gesek dalam fluida maka alirannya disebut aliran kental, sedangkan

sebaliknya akan disebut aliran tak kental. Gaya gesek ini merupakan gaya-gaya

tangensial terhadap lapisan-lapisan fluida, dan menimbulkan disipasi energi mekanik.

Dalam percobaan kali ini, kita akan mempelajari jenis aliran fliuda termampatkan

(compressible flow), dimana fluida yg mengalir dalam pipa akan mengalami hambatan berupa

gesekan dengan dinding pipa hal ini mengakibatkan berkurangnya laju aliran dan penurunan

tekanan. Walaupun dapat terjadi berbagai jenis kehilangan energi gerak, umunnya hambatan

yang paling utama adalah akibat gesekan tadi.Besarnya hambatan aliran karena gesekan sangat

tergantung dari kekasaran dinding pipa dan bentuk dari pipa yang menyebabkan terjadinya

penurunan atau kehilangan tekanan aliran. Jenis gesekan ini dikenal dengan dengan gesekan

aliran dan besarnya tahanan itu sendiri di ukur dengan koefisien gesekan,f.

2. Tujuan Percobaan

Percobaan Compressible Flow ini memiliki tujuan percobaan dalam pelaksanaannya,

sebagai berikut:

1. Untuk menunjukan pengaruh kompresi pada aliran udara di dalam saluran konvergen-

divergen.

2. Untuk menunjukan suatu fenomena dari penghambatan (chocking).

3. Menyelidiki tekanan sepanjang saluran divergen.

4. Untuk menyelidiki hubungan antara koefisien friksi dengan bilangan Reynold untuk

sebuah pipa yang diberikan.

5. Menentukan hubungan antara laju aliran dengan beda tekanan pada orifice.

6. Menentukan koefisien pelepasan (discharge coefficient) dari orificemeter.

7. Untuk menyelidiki variasi kenaikan tekanan, input daya, dan efisiensi (isotermal dan

keseluruhan) terhadap laju alir massa pada kecepatan konstan.


Kelompok 20 Page 6

BAB II

LANDASAN TEORI

Fluidamerupakan zat yang dapat mengalir yang mempunyai partikel yang mudah

bergerak dan berubah bentuk tanpa pemisahan massa. Ketahanan fluida terhadap perubahan

bentuk sangat kecil sehingga fluida dapat dengan mudah mengikuti bentuk ruang. Selain itu,

fluida merupakan zat yang dapat mengalami perubahan bentuk secara kontinu bila terkena

tegangan geser walaupun relatif kecil. Gaya geser adalah komponen gaya yang menyinggung

permukaan dan jika dibagi dengan luas permukaan tersebut menjadi tegangan geser rata-rata

pada permukaan itu.Bila kita mencoba mengubah bentuk suatu massa fluida, maka di dalam

fluidatersebut akan terbentuk lapisan-lapisan di mana lapisan yang satu akan mengalir di

ataslapisan yang lain, sehingga tercapai bentuk baru. Selama perubahan bentuk

tersebut,terdapat tegangan geser (shear stress), yang besarnya bergantung pada viskositas

fluidadan laju alir fluida relatif terhadap arah tertentu. Bila fluida telah mendapatkan

bentukakhirnya, semua tegangan geser tersebut akan hilang sehingga fluida berada

dalamkeadaan kesetimbangan.

Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi tabung aliran,bila

aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap tidak berubah bentuknya dan fluida

yang pada suatu saan berada didalam sebuah tatung akan tetap berada dalam tabung ini

seterusnya. Kecepatan aliran didalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan

mempunyai besar berbanding terbalik dengan luas penampangnya.

Konsep aliran fluida yang berkaitan dengan aliran fluida dalam pipa adalah :

1. Hukum kekentalan Massa

2. Hukum kekentalan energi

3. Hukum kekentalan momentum

4. Katup

5. Orificemeter

Pada temperatur dan tekanan tertentu, setiap fluida mempunyaidensitas tertentu. Jika

densitas hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dantekanan yang relatif besar,

fluida tersebut bersifat incompressible. Tetapi jika densitasnyapeka terhadap perubahan

variabel temperatur dan tekanan, fluida tersebut digolongkancompresible. Fluida meliputi


Kelompok 20 Page 7

cairan dan gas yang menempati ruang yang mengalir di bawah pengaruhgravitasi, sehingga

fluida cenderung tidak mempertahankan bentuknya. Sifat gas adalah memiliki volume dan

bentuk yang tidak tetap. Gas akan berkembangmengisi beberapa wadah tertutup dimana gas itu

beradadan jika wadah itu terbuka,gas akanbocor.Pada gas cairmolekul-molekulnya terpisah

sangat jauh. Molekul-molekul tersebut menggunakan gaya satusama lain saat bertubrukan,

akibatnya setiap molekul bergerak bebas pada garis lurus sampaimenabrak molekul lainnya

atau dinding wadah. Ini adalah gerak molekul tidak terbatas yang menyebabkan perluasan gas

yang tidak dapat terpisahkan. Selanjutnyagas yang sangatcaircenderung memliki sifat yang

samakarena frekuensi benturan molekulnya sangat kecilsehingga perilaku perbedaan gas

bukan disebabkan oleh perbedaan gaya dari kedua molekultersebut.Gas memiliki sifat khusus

yang dihasilkan dari pemuaiannya,seperti halnya cairan yangmemiliki sifat khusus yang

dikarenakan cairan memiliki permukaan. Meskipun demikian, gas dancairan memiliki

beberapa sifat umum yang disebabkan dari sifat ketidakkakuannya. Kata fluidadigunakan pada

gas dan cairan saat membicarakan sifat yang umum pada keduanya.

Zat cair biasanya dianggap zat yang incompresible, sedangkan gasumumnya dikenal

sebagai zat yang compresible.Perilaku zat cair yang mengalir sangat bergantung pada

kenyataan apakah fluidaitu berada di bawah pengaruh bidang batas padat atau tidak. Di daerah

yang pengaruhgesekan dinding kecil, tegangan geser dapat diabaikan dan perilakunya

mendekati fluidaideal,yaitu incompresible dan mempunyai viskositas 0.

Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen,

laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak

rotasional.Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :

1. Aliran laminer

2. Aliran turbulen

Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam keadaan laminer.

Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan aliran pada suatu

titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-rata

pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai.


Kelompok 20 Page 8

Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, volume

aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga,

kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut.

Dalam pengukuran fluida termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien

kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan pengukuran-

pengukuran, misalnya : langsung, tak langsung, gravimetrik,volumetrik, elektronik,

elektromagnetik dan optik. Pengukuran debit secara langsung terdiri dari atas penentuan

volume atau berat fluida yang melalui suatupenampang dalam suatu selang waktu tertentu.

Metoda tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan

tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran

perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan gravimerik

atau penentuan volumetrik dengan berat atau volume diukur atau penentuan dengan

mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk selang waktu yang diukur.

Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui :

1. Kecepatan (velocity)

2. Berat (massanya)

3. Luas bidang yang dilaluinya

4. Volumenya.

Persamaan Bernoulli Persamaan momentum aliran fluida ( visvous & compressible) dianalisa dengan

mempergunakan persamaan Navier Stokes. Bila persamaan ini diterapkan pada aliran tanpa

gesekan (nonviscous / inviscid) diperoleh persamaan Euler yaitu :

ρ ρg pDV

Dt− ∇ =

dimana :

ρ : massa jenis ( kg/m3 )

g : percepatan gravitasi ( 9,8 m / dt2)

∇p : gradien tekanan (N/m)

DV

Dt : turunan total vektor kecepatan terhadap waktu

Praktikum POT

Kelompok 20

Dari persamaan Euler dan persamaan Hukum II Newt

Bernoulli dengan asumsi :

- aliran tunak (steady

- aliran tak mampu mampat (

- aliran tanpa gesekan (

- aliran menurut garis arus ( sepanjang

dimana :

p : tekanan fluida ( Pa)

z : perubahan ketinggian ( m)

V : kecepatan fluida ( m/dt

C : konstan/tetap

Persamaan Bernoulli dapat pula diturunkan dari Persamaan Energi dan Hukum

Thermodinamika I dengan kondisi khusus bahwa perubahan energi dalam fl

dengan perubahan energi panas persatuan massa fluida.

Compresible dan Incompresible FlowSelain aliran laminar dan turbulen, s

dibagi menjadi dua jenis, yaitu aliran termampatkan

dimampatkan (incompressible)

- Aliran Termampatkan

Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran

kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida

termampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan

adalah sebagai berikut:

di mana:


Dari persamaan Euler dan persamaan Hukum II Newton akan diperoleh persamaan

steady)

aliran tak mampu mampat (incompressible)

aliran tanpa gesekan ( inviscid/non viscous)

aliran menurut garis arus ( sepanjang streamline)

pgz

VC

ρ+ + =

2

2

p : tekanan fluida ( Pa)

z : perubahan ketinggian ( m)

V : kecepatan fluida ( m/dt2)


Thermodinamika I dengan kondisi khusus bahwa perubahan energi dalam fl

dengan perubahan energi panas persatuan massa fluida.

Compresible dan Incompresible Flow Selain aliran laminar dan turbulen, seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, aliran dapat

dibagi menjadi dua jenis, yaitu aliran termampatkan (compressible) dan aliran yang tidak dapat

ncompressible).

Aliran Termampatkan



mampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan

Page 9

on akan diperoleh persamaan


Thermodinamika I dengan kondisi khusus bahwa perubahan energi dalam fluida akan sama

eperti yang telah dijelaskan sebelumnya, aliran dapat

dan aliran yang tidak dapat



mampatkan adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan

Praktikum POT

Kelompok 20

= energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka

= entalpi fluida per satuan massa

di mana adalah energi

internal spesifik.

- Aliran Tak-termampatka

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahn

besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak

termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan

untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi

p = tekanan fluida

ρ = densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak

berikut:

• Aliran bersifat tunak (steady state)

• Tidak terdapat gesekan (inviscid)

Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

Bila aliran inkompresibel maka persamaan energi untuk aliran:



fluida per satuan massa

Catatan:,

adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi

termampatkan

termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahn


termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan

termampatkan adalah sebagai berikut:

= kecepatan fluida

percepatan gravitasi bumi

= ketinggian relatif terhadap suatu referensi

fluida

fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi

Aliran bersifat tunak (steady state)

Tidak terdapat gesekan (inviscid)

bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

Bila aliran inkompresibel maka persamaan energi untuk aliran:

Page 10


per satuan massa, juga disebut sebagai energi

termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahn


termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli

termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai

bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:


Kelompok 20 Page 11

2

v shaft friction

p vm. c .T Q W W

2

∆ + + = − − ρ

&

Dengan mengabaikan kerja, panas dan rugi-rugi kerja, kita memperoleh:

( )0 11

0

2k p pv

−=

ρ

( )0 22

0

2k p pv

−=

ρ

Dari persamaan kontinuitas m .a.v konstan= ρ =& , maka: a1v1=a2v2. Jadi p0-p2=(a1/a2)

2.(p0-p1)

Bilangan Reynold Bilangan Reynolds merupakan besaran fisis yang tidak berdimensi. Bilangan ini

dipergunakan sebagai acuan dalam membedakan aliran laminier dan turbulen di satu pihak,

dan di lain pihak dapat dimanfaatkan sebagai acuan untuk mengetahui jenis-jenis aliran yang

berlangsung dalam air. Hal ini didasarkan pada suatu keadaan bahwa dalam satu tabung/pipa

atau dalam satu tempat mengalirnya air, sering terjadi perubahan bentuk aliran yang satu

menjadi aliran yang lain. Perubahan bentuk aliran ini pada umumnya tidaklah terjadi secara

tiba-tiba tetapi memerlukan waktu, yakni suatu waktu yang relatif pendek dengan diketahuinya

kecepatan kristis dari suatu aliran. Kecepatan kritis ini pada umumnya akan dipengaruhi oleh

usayaran pipa, jenis zat cair yang lewat dalam pipa tersebut.

Berikut merupakan persamaan yang menyatakan Bilangan Reynolds :

�� = ��

Berdasarkan Bilangan Reynolds, aliran fluida terbagi atas tiga jenis, dintaranya sebagai

berikut :

• Aliran Laminar

Aliran ini terjadi pada kecepatan fluida yang sangat rendah. Sehingga

kisaran bilangan Reynolds nya adalah Re<2100.

• Aliran Turbulen

Aliran ini terjadi pada kecepatan aliran fluida yang tinggi. Sehingga range

Bilangan Reynoldsnya adalah Re>4000.

• Aliran Transisi


Kelompok 20 Page 12

Aliran ini terjadi pada kecepatan yang sedang. Sehingga range Bilangan

Reynolds berada dianatar aliran laminar dan aliran tubulen, yaitu :

2100<Re<4000.

Koefisien Gesek

Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran

laminar dan aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek erbeda pula untuk masing–masing

jenis aliran . Pada aliran Laminar dalam pipa tertutup (closed conduits) mempunyai distribusi

vektor kecepatan , Pada aliran laminar vektor kecepatan yang berlaku adalah kecepatan dalam

arah z saja.

Venturimeter

Pipa venture merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih

sempit dan diletkkan mendatar dengan dilengkapi pipa pengendali untuk mengetahui

permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venture

ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian

tengahnya zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir

melalui pipa yang memiliki penampang yang lebih sempit. Dengan demikian maka akan

terjadi perubahan kecepatan.

Apabila kecepatan aliran yang melalui penampang lebih besar adalah v1 dan kecepatan

aliran yang melalui pipa sempit adalah v2, maka kecepatan yang lewat pipa sempit akan

memiliki laju yang lebih besar (v1 < v2). Dengan cara demikian tekanan yang ada pada bagian

pipa lebih sempit akan menjadi lebih kecil daripada tekanan pada bagian pipa yang

berpenampang lebih besar. Lihat gambar di bawah ini.


Kelompok 20 Page 13

Untuk venturimeter inidapatdibagi 3 bagian utama yaitu :

a) Bagian Inlet

Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa

atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.

b) Inlet Cone

Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan

tekanan fluida.

c) Throat (leher)

Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat

datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari

aliran yang keluar dari inlet cone.

Persamaan yang digunakan dalam venturimeter:

� = �1��1

� = �� ∙ ��∙� ∙(∆")

keterangan:

Cv : koefisien venturi

Β : 0

1

D

D ; D1<D0

ρ : massa jenis fluida

gc : 32,174 2sec⋅

⋅

f

m

lb

ftlb = 1kg m N-1 det2

Orificemeter Orifice Plate (Sebuah plat lubang) adalah pelat tipis dengan lubang di tengah. Hal ini

biasanya ditempatkan dalam pipa aliran fluida di mana. Ketika cairan mencapai pelat orifice,

dengan lubang di tengah, cairan dipaksa untuk berkumpul untuk pergi melalui lubang kecil,


Kelompok 20 Page 14

titik konvergensi maksimum sebenarnya terjadi tak lama hilir orifice fisik, pada titik kava

disebut contracta (lihat gambar sebelah kanan). Seperti tidak demikian, kecepatan dan

perubahan tekanan. Di luar contracta vena, cairan mengembang dan kecepatan dan tekanan

perubahan sekali lagi. Dengan mengukur perbedaan tekanan fluida antara bagian pipa normal

dan di vena contracta, tingkat aliran volumetrik dan massa dapat diperoleh dari persamaan

Bernoulli.

Prinsip meteran orifice identik dengan prinsip venturi, Penurunan penampang arus aliran

melalui orifice itu menyebabkan tinggi tekan kecepatan meningkat tetapi tinggi tekan

menurun, dan penurunan tekanan antara kedua titik sadap diukur dengan

manometer.Persamaan Bernoulli memberikan dasar untuk mengkorelasikan peningkatan tinggi

tekan kecepatan dengan penurunan tinggi tekan tekanan.Ada satu kesulitan pokok yang

terdapat pada meteran orifice yang tidak terdapat pada venturi. Oleh karena orifice itu tajam,

arus fluida itu memisah disebelah hilir, disitu terbentuk vena kontrakta.

Orifice Plate yang paling sering digunakan untuk pengukuran kontinyu cairan di dalam

pipa. Mereka juga digunakan dalam beberapa sistem sungai kecil untuk mengukur aliran di

lokasi di mana sungai melewati gorong-gorong atau saluran. Hanya 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.

Standar-standar rancang yang terperinci sudah tersedia secara luas di dalam literature,

yang harus diikuti dengan ketat agar kerja meteran tersebut dapat diramalkan dengan teliti

tanpda kalibrasi. Tetapi sebagai pendekaran, persamaan di bawah ini cukup memadai untuk

digunakan.


Kelompok 20 Page 15

#$ = �%�� ∙ �� ∙(&'�&()

Keterangan :

#$ : Kecepatan melalui orifice

) : Rasio diameter orifice terhadap diameter pipa

*+, *, : Tekanan pada bagian a dan b

-$ : Koefisien orifice

BAB III

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

Percobaan 1 :Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara Prosedur Percobaan

1. Menyambungkan salah satu tabung miring dengan range 12,7 mm untuk membaca P0 –

P1. Sambungkan manometer tabung miring lainnya (dengan range 25,4 mm) untuk

membaca P2 – P0. Aturlah aliran (laju udara 5 kg/s,7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan13 kg/s)

untuk mendapatkan penambahan-penambahan (P0 – P1) yang hampir sama dan untuk

masing-masing harga laju alir bacalah kedua manometer tersebut.

2. Mengulangi dengan manometer tabung miring dengna range 50,8 mm dan dengan sebuah

manometer tabung air raksa untuk mengukur P0 – P2 dengan laju udara 25 kg/s, 35 kg/s, 40

kg/s, 45 kg/s, dan50 kg/s.

Data Hasil Pengamatan

- Pengukuran dengan Manometer Minyak 12.7 mm dan Manometer Minyak 25.4 mm.


Kelompok 20 Page 16

Laju Udara

Minyak 12.7

mm (kPa)

Minyak 25.4

mm (kPa) *. − *� *. − *�

5 0.01 0.04

7 0.01 0.25

9 0.02 0.51

11 0.03 1.3

13 0.05 1.4

- Pengukuran dengan Manometer Minyak 50.8 mm dan Manometer Air Raksa.

Laju Udara

Minyak 50.8

mm (kPa)

Air Raksa

(mmHg) *. − *� *. − *�

5 0.01 0.01

7 0.015 0.03

9 0.01 0.05

11 0.02 0.07

13 0.03 0.1

Pengolahan Data

Dari percobaan ini kita membandingkan kecepatan aliran udara yang dihasilkan dari

percobaan dengan kecepatan aliran udara secara teoritis. Untuk mengetahui kecepatan aliran

udara dalam suatu sistem, maka kita dapat menggunakan persamaan neraca massa energi.

Berikut adalah persamaannya.

0.∆ 1*� +��2 + -�. 45 = � −6� −67 … (1)

Karena pada percobaan tidak ada perpindahan panas dan kerja yang terjadi, sehingga

besar kalor yang terdapat pada persamaan neraca massa dapat diabaikan. Dengan begitu, kita

bisa mendapatkan persamaan yang menghasilkan besar kecepatan alir udara :

�� = 2Δ*� … (2) Untuk mencari nilai kecepatan aliran udara, dibutuhkan nilai massa jenis dari fluida

yang digunakan. Pada percobaan ini, fluida yang digunakan adalah udara. Sehingga massa

jenis udara dapat dicari seperti berikut.

Udara terdiri dari : (Basis 100 mol)


Kelompok 20 Page 17

79% :� ≈ 0.790?@ Maka berat gas nitrogen dalam udara adalah sebesar :

0 = AB� = 0.7928 = 22.12D

21% E� ≈ 0.210?@ Maka berat gas oksigen dalam udara adalah sebesar :

0 = AB� = 0.2132 = 6.72D

Sehingga berat total udara adalah : 22.12 g + 6.72 g = 28.84 g = 0.02884 kg

Massa jenis udara :

� = *.0�. 4 = 101325 × 0.02848.314 × 298 = 1.179 KD 0L⁄

Setelah didapatkan massa jenis dari udara, maka kita dapat mencari kecepatan aliran

udara dengan menggunakan persamaan 2. Berikut adalah persamaan untuk mencari kecepatan

aliran udara pada titik 1 dan 2.

�� =N2 (*$ −*�)�$ … (3) �� =N2 (*$ −*�)�$ … (4)

Setelah dilakukan perhitungan kecepatan aliran udara berdasarkan data sesuai dengan

praktikum. Maka, kita perlu melakukan perhitungan kecepatan aliran udara secara teoritis. Hal

yang terlebih dahulu dilakukan adalah, plot grafik hubungan hubungan *. − *� dengan

*. − *�.

• Pengukuran dengan Manometer Minyak 12.7 mm dan Manometer Minyak 25.4 mm.

Praktikum POT

Kelompok 20

Grafik 1. Hubungan Antara P0

Manometer Minyak 25.4 mm.

• Pengukuran dengan Manometer Minyak 50.8 mm dan Manometer Air

Laju Udara

5

7

9

11

13

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.01 0.02

P0

-P2

(k

Pa

)Manometer Minyak 12.7 mm Dengan Manometer


Grafik 1. Hubungan Antara P0-P1 dengan P0-P2 Pada Manometer Minyak 12.7 mm dengan

Pengukuran dengan Manometer Minyak 50.8 mm dan Manometer Air

Laju Udara

Minyak 50.8

mm (kPa)

Air Raksa

(kPa)

P0-P1 P0-P2

0.01 0.001333224

0.015 0.003999672

0.01 0.00666612

0.02 0.009332568

0.03 0.01333224

y = 34.01x

R² = 0.850

0.03 0.04 0.05 0.06

P0-P1 (kPa)

Manometer Minyak 12.7 mm Dengan Manometer

Minyak 25.4 mm

Series1

Linear (Series1)

Page 18

P2 Pada Manometer Minyak 12.7 mm dengan

Pengukuran dengan Manometer Minyak 50.8 mm dan Manometer Air Raksa.

Air Raksa

y = 34.01x - 0.116

R² = 0.850

Series1

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20


Manometer Air Raksa.

Setelah didapatkan kedua grafik diatas, maka dapat diketahui nilai gradient dari

masing-masing persamaan garis lurus yang dihasilkan dari grafik tersebut. Gradient yang

dihasilkan sebanding dengan nilai

dapat mengetahui kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan kontinuitas, yaitu :

sedangkan untuk *. − *�. Persamaannya adalah sebagai berikut.

sehingga,

0

0.002

0.004

0.006

0.008

0.01

0.012

0.014

0 0.005 0.01

P0

-P2

(k

Pa

)Manometer Minyak 50.8 mm Dengan Manometer Air


Grafik 2. Hubungan Antara P0-P1 dengan P0-P2 Pada Manometer Minyak 50.8 mm denga


masing persamaan garis lurus yang dihasilkan dari grafik tersebut. Gradient yang

dihasilkan sebanding dengan nilai (��/��)�. Dengan diketahuinya(��/�dapat mengetahui kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan kontinuitas, yaitu :

��. �� =��. ��

�� = �� . ��

samaannya adalah sebagai berikut.

�� ≈ N*$ −*�*$ −*�

N*$ −*�*$ −*� ≈ ��

*$ −*�*$ −*� ≈ P��Q�

*$ −*� =P��Q� (*$ −*�)

y = 0.490x

R² = 0.776

0.015 0.02 0.025 0.03 0.035

P0-P1 (kPa)

Manometer Minyak 50.8 mm Dengan Manometer Air

Raksa

Series1

Linear (Series1)

Page 19

P2 Pada Manometer Minyak 50.8 mm dengan


masing persamaan garis lurus yang dihasilkan dari grafik tersebut. Gradient yang

��)�, maka kita juga

dapat mengetahui kecepatan aliran udara dengan menggunakan persamaan kontinuitas, yaitu :

y = 0.490x - 0.001

R² = 0.776

Manometer Minyak 50.8 mm Dengan Manometer Air

Series1

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 20

Dengan adanya perhitungan secara teoritis, maka perlu diperhitungkan persentase

kesalahan relatifnya. Berikut adalah persamaannya.

*��R�A�SR�T�RS@SℎSA��@S�VW = X��,&YZ −��,[Y$Z\X��,[Y$Z\

Dari penjelasan pengolahan data diatas, maka berikut adalah hasil perhitungan dengan

menggunakan Microsoft Excel.

• Pengukuran dengan Manometer Minyak 12.7 mm dan Manometer Minyak 25.4 mm.

Laju

Udara

Minyak

12.7 mm

Minyak

25.4 mm V1 V2 Teoritis

%KR

P0-P1 P0-P2 P0-P2 V2

5 0.01 0.04 0.130244111 0.260488222 0.34018 0.759648 0.65709

7 0.01 0.25 0.130244111 0.651220554 0.34018 0.759648 0.14273

9 0.02 0.51 0.184192988 0.930128996 0.68036 1.074305 0.13420

11 0.03 1.3 0.225589417 1.485011345 1.02054 1.315749 0.12864

13 0.05 1.4 0.291234686 1.541069102 1.7009 1.698625 0.09275

• Pengukuran dengan Manometer Minyak 50.8 mm dan Manometer Air Raksa.

Laju

Udara

Minyak

50.8 mm

Air

Raksa

(mmHg) V1 V2

Teoritis %KR

P0-P1 P0-P2 P0-P2 V2

5 0.01 0.0013 0.130244111 0.047556475 0.004904 0.09121 0.4786

7 0.015 0.0039 0.159515807 0.082370231 0.007356 0.11171 0.26262

9 0.01 0.0067 0.130244111 0.106339511 0.004904 0.09121 0.1659

11 0.02 0.0093 0.184192988 0.125822606 0.009808 0.12899 0.02454

13 0.03 0.0133 0.225589417 0.150386779 0.014712 0.15798 0.04805

Percobaan 2 :Karakteristik Aliran Tekanan Untuk Saluran Konvergen

Divergen Prosedur Percobaan


Kelompok 20 Page 21

1. Menyambungkan manometer tabung miring untuk range 50,8 mm untuk membaca P0 – P1

dan manometer air raksa untuk membaca P0 –P2 dan P0 – P3.

2. Mengatur laju alir untuk mendapatkan variasi P0 – P3 pada perubahan yang hampir sama

(kira-kira 20 pembacaan). Untuk masing – masing laju alir, bacalah semua manometer.

Ambilah data P0 sebagai harga barometer (tekanan udara luar).

3. Mengitung ρ = P0/ (RT) dan ( )1002 PPkam percobaan −=•

ρ. Buatkan tabelnya.

4. Menggambar ṁ vs P0 – P3 serta P0 – P2 vs P0 – P3.

5. Memberikan pendapat anda tentang bentuk-bentuk grafik tersebut

6. Membandingkan harga ṁ dan r = P1/P0 dengan harga-harga teoritis yang diperoleh dari

rumus:( )

−

−=

+•γ

γγ

ργγ

ρ12

0

010 1

2rr

Pam teori

Percobaan 3 : Efisiensi Diffuser/Saluran Diffuser Prosedur Percobaan

1. Menggunakan manometer tabung miring range 25,4 mm untuk membaca P0– P1, P0–

P2, dan P0– P3. Membuat variasi laju alir udara (5 kg/s, 7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan13

kg/s), kemudian membaca manometer untuk masing-masing laju alir.

2. Mengulangi langkah 1 dengan manometer air raksa untuk laju alir yang lebih tinggi

(laju udara 30 kg/s, 35 kg/s, 40 kg/s, 45 kg/s, dan 50 kg/s).

3. Untuk masing-masing perangkat, menggambarkan P3-P2 vs P1-P2 dan memperkirakan

efisiensi diffuser.

4. Memberikan pendapat tentang pengaruh kompresibilitas terhadap efisiensi diffuser.


- Pengukuran dengan menggunaakan Manometer Minyak 25.4 mm

Laju Udara Minyak 25.4 mm *. − *� *. − *� *. − *L

5 0.02 0.09 0.07

7 0.02 0.27 0.14

9 0.03 0.54 0.25

11 0.03 0.88 0.38

13 0.04 1.47 0.56


Kelompok 20 Page 22

- Pengukuran dengan menggunakan Manometer Air Raksa

Laju Udara Air Raksa *. − *� *. − *� *. − *L

30 1 5 2

35 1 13 3

40 0.5 18 5

45 0.5 23 7

50 0.5 29 11

Pengolahan Data

Untuk mengetahui nilai efisiensi dari diffuser ini adalah dengan menggunakan

persamaan seperti berikut.

] = *L − *�*� − *�

Nilai (*L − *�) dan (*� − *�) bisa didapatkan dari hasil yang telah didapatkan dari percobaan.

Berikut adalah persamaannya :

(*L − *�) = (*. − *�) − (*. − *L) (*� − *�) = (*. − *�) − (*. − *�) Berdasarkan penjelasan pengolahan data diatas, maka berikut merupakan hasil

perhitungan dengan menggunakan Microsoft Excel.

• Pengukuran dengan menggunaakan Manometer Minyak 25.4 mm

Laju Udara Perbedaan Tekanan (kPa)

Efisiensi % Efisiensi *L − *� *� − *�

5 0.02 0.07 0.285714286 28.57142857

7 0.13 0.25 0.52 52

9 0.29 0.51 0.568627451 56.8627451

11 0.5 0.85 0.588235294 58.82352941

13 0.91 1.43 0.636363636 63.63636364

AVERAGE 0.519788133 51.97881334

• Pengukuran dengan menggunakan Manometer Air Raksa

Laju Udara Perbedaan Tekanan (kPa)

Efisiensi %Efisiensi *L − *� *� − *�

Praktikum POT

Kelompok 20

30 3

35 10

40 13

45 16

50 18

AVERAGE

Berdasarkan pengolahan data yang t

korelasi antara *� − *� terhadap

manometer air raksa. Berikut adalah grafiknya.

• Pengukuran dengan menggunaakan Manometer Minyak 25.4 mm


Dari grafik diatas maka didapatkan persamaan garis lurus sebagai berikut :

Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus tersebut adal

sebanding dengan efisiensi Diffuser. Berikut adalah persamaan yang memiliki keterkaitan

dengan persamaan garis lurus yang didapat.

maka, efisiensi dari diffuser adalah 0.6527 (65.27%)

• Pengukuran dengan menggunakan Mano

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0

P3

-P2

Manometer Minyak 25.4 mm


3 4 0.75

10 12 0.833333333

13 17.5 0.742857143

16 22.5 0.711111111

18 28.5 0.631578947

AVERAGE 0.733776107

Berdasarkan pengolahan data yang telah dilakukan, maka kita bisa mendapatkan grafik

terhadap *L − *� dari masing-masing manometer minyak 25.4 mm dan

manometer air raksa. Berikut adalah grafiknya.

Pengukuran dengan menggunaakan Manometer Minyak 25.4 mm

Grafik 3. Hubungan Antara P1-P2 dengan P3-P2 Pada Manometer Minyak 25.4 mm


^ = 0.6527� − 0.036

Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus tersebut adal



(*L − *�) = ](*� − *�) efisiensi dari diffuser adalah 0.6527 (65.27%)

Pengukuran dengan menggunakan Manometer Air Raksa

y = 0.652x

R² = 0.998

0.5 1 1.5 2

P1-P2

Manometer Minyak 25.4 mm

Series1

Linear (Series1)

Page 23

75

0.833333333 83.33333333

0.742857143 74.28571429

0.711111111 71.11111111

0.631578947 63.15789474

0.733776107 73.37761069

elah dilakukan, maka kita bisa mendapatkan grafik

masing manometer minyak 25.4 mm dan

P2 Pada Manometer Minyak 25.4 mm


Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus tersebut adalah


y = 0.652x - 0.036

R² = 0.998

Series1

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20



Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus



maka, efisiensi dari diffuser adalah 0.6126 (61.26%)

Percobaan 4 :Hubungan

Pipa

Prosedur Percobaan

1. Menggunakan manometertabung miring range 25.4 mm untuk membaca P

Menggunakan manometer raksa untuk membaca P

laju alir yaitu 6 kg/s, 8 kg/s, 1

2. Mencatat perbedaan tekanan yang didapat.

3. Membuat tabel f, Nre, log f, log Nre, 1/

4. Menggambarkan log f vs log Nre dan 1/

5. Apakah hubungan empirik Blausius f = 0,079 Nre

berapa?

6. Apakah hubungan Nikuradse

dan pada range berapa?

0

5

10

15

20

25

0 5

P3

-P2


Grafik 4. Hubungan Antara P1-P2 dengan P3-P2 Pada Manometer Air Raksa


^ = 0.6126� + 1.6477

Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus



(*L − *�) = ](*� − *�) efisiensi dari diffuser adalah 0.6126 (61.26%)

Koefisien Friksi/Gesekan dengan Bilangan Re pada

Menggunakan manometertabung miring range 25.4 mm untuk membaca P

Menggunakan manometer raksa untuk membaca P0– P2 dan P0– P

laju alir yaitu 6 kg/s, 8 kg/s, 10 kg/s, 12 kg/s, dan14 kg/s.

Mencatat perbedaan tekanan yang didapat.

Membuat tabel f, Nre, log f, log Nre, 1/√f dan log (Nre . √f).

Menggambarkan log f vs log Nre dan 1/√f vs log (Nre . √f).

Apakah hubungan empirik Blausius f = 0,079 Nre -1/4 dapat dipakai dan pada range Nre

Apakah hubungan Nikuradse-von Karman 1/√f = 4 log (Nre . √f) –

dan pada range berapa?

y = 0.612x + 1.647

10 15 20 25 30

P1-P2

Manometer Air Raksa

Series1

Linear (Series1)

Page 24

P2 Pada Manometer Air Raksa

Dari persamaan garis tersebut, besar dari gradient persamaan garis lurus tersebut adalah


Koefisien Friksi/Gesekan dengan Bilangan Re pada

Menggunakan manometertabung miring range 25.4 mm untuk membaca P0– P1.

P3. Membuat variasi

dapat dipakai dan pada range Nre

0,396 dapat dipakai

y = 0.612x + 1.647

R² = 0.969

Series1

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 25


Laju Alir M.Minyak 25.4 mm M.Minyak 50.8 mm

P0-P1 (kPa) P0-P2 (kPa) P0-P3 (kPa)

6 0.01 0.02 0.03

8 0.03 0.04 0.06

10 0.06 0.08 0.1

12 0.09 0.1 0.15

14 0.14 0.14 0.22

Pengolahan Data

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk mengolah data adalah:

1. Persamaan Koefisien Friksi

W = _(*� −*L)4@K(*. −*�) dengan:

_ = 0.019150

@ = 1.20

2. Persamaan Bilangan Reynold

�� = �_̀ N2K(*. − *�)�

dengan:

� = 1.18 KD 0L⁄

` = 1.171 × 10�a × P 393b + 393Q Pb + 273273 Q:R 0�⁄ = 1.21 × 10�a:R 0�⁄

#A�#Kb = 25℃

3. Persamaan Blasius

W = 0.0791��.,�a

4. Persamaan Nikuradse von Karman

Praktikum POT

Kelompok 20

Dengan menggunakan persamaan yang ada diatas, maka kita dapat melakukan pengolahan

data dengan menggunakan bantuan Ms. Excel sehingga didapatkan:

Perhitungan Faktor Friksi (Blasius)

Laju Alir P0-P1

(Pa)

P2

(Pa)

6 10

8 30

10 60

12 90

14 140

Perhitungan Faktor Friksi (von Karman)

-2.44

-2.42

-2.4

-2.38

-2.36

-2.34

-2.32

-2.3

-2.28

4.6

log

f


1�W = 4 logg��Wh0.396

menggunakan persamaan yang ada diatas, maka kita dapat melakukan pengolahan

data dengan menggunakan bantuan Ms. Excel sehingga didapatkan:

Perhitungan Faktor Friksi (Blasius)

P2-P3

(Pa) k v Re

10 0.84 29.61899045 5.53E+04

20 0.855 51.75761949 9.66E+04

20 0.86 73.41003979 1.37E+05

50 0.865 90.16955308 1.68E+05

80 0.868 112.6560421 2.10E+05

log Re log f

4.742467465 -2.287440383

4.984871506 -2.348041393

5.136652673 -2.385986685

5.22595713 -2.408312799

5.322651702 -2.432486442

Perhitungan Faktor Friksi (von Karman)

y = -0.25x - 1.101

R² = 1

4.6 4.8 5 5.2 5.4

log Re

Grafik lof f vs log Re

Series1

Linear (Series1)

Page 26

menggunakan persamaan yang ada diatas, maka kita dapat melakukan pengolahan

f

5.53E+04 5.16E-03

9.66E+04 4.49E-03

1.37E+05 4.11E-03

1.68E+05 3.91E-03

2.10E+05 3.69E-03

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

Laju Alir P0-P1

(Pa)

P2

(Pa)

6 10

8 30

10 60

12 90

14 140

Percobaan 5 :Aliran Melalui Orifice

Prosedur Percobaan

1. Menyambungkan manometer tabung miring untuk membaca P

berikut:

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

17

1/f

^0

.5


P2-P3

(Pa) k v Re

10 0.84 29.61899045 5.53E+04

20 0.855 51.75761949 9.66E+04

20 0.86 73.41003979 1.37E+05

50 0.865 90.16955308 1.68E+05

80 0.868 112.6560421 2.10E+05

1/ akar f log Re*akar f

13.92259504 3.598747273

14.92865551 3.81085081

15.59528595 3.94365933

16.0013417 4.021800731

16.4529289 4.106408481

Percobaan 5 :Aliran Melalui Orifice

Menyambungkan manometer tabung miring untuk membaca P0-P1 danP

y = 4.974x - 4.001

R² = 0.999

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

17

3.4 3.6 3.8 4 4.2

log(Re.f^0.5)

Grafik log (Re.f^0.5) vs log

1/f^0.5

Series1

Linear (Series1)

Page 27

akar f

5.53E+04 0.07182569

9.66E+04 0.066985269

1.37E+05 0.064121941

1.68E+05 0.062494759

2.10E+05 0.060779452

danPy-P3 seperti gambar

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 28

Gambar 5. Manometer tabung miring

2. Membuat variasi aliran agar memberikan penambahan P0-P1 yang sama dan membaca laju

aliran masing-masing kedua manometer.

3. Menggambarkan grafik hubungan antara k(P0-P1) terhadap Py-P3. Lalu menentukan harga

C dari kemiringan grafik tersebut.

4. Menganalisa mengapa C demikian menjadi sangat kecil dibandingkan dengan C pada

venturimeter dan apakah bilangan Reynold juga mempunyai pengaruh yang berarti pada C.


Laju (kg/s) P0-P1 (kPa) P0-P2 (kPa) P0-P3 (kPa)

6 0.01 0.01 0.05

8 0.013 0.015 0.19

10 0.015 0.02 0.37

12 0.019 0.03 0.63

14 0.02 0.04 1.05

Pengolahan Data

Persamaan yang digunakan untuk mengolah data tersebut adalah:

0i = -. SN2��(*� − *L)1 − A�

dengan:

S = @#SR?�VWVj�

A = k��lSA_VADSA@#SR P __1Q

_ = _VS0��?�VWVj� = 0,02540

1

0

2 3


Kelompok 20 Page 29

- = K?�WVRV�Ak�@�kSRSA^SAD��DSA�#ADS@V�SAK?0k��RVl�@

0i = S��2�.K(*. − *�) Sehingga,

S��2�.K(*. − *�) = -� S�1 − A� 2�(*� − *�)

K(*. − *�) = -� 11 − A� S�S�� (*� − *L)

^ = 0�

dengan:

_ = _VS0��?�VWVj� = 0.0254

_� = _VS0��kVkS = 0,03810

S� = @#SRkVkS = 0,001140�

S = @#SR?�VWVj� = 0,0005060�

Dengan menggunakan rumus-rumus diatas maka kita dapat mengolah data menjadi:

Laju P0-P1 (Pa) P2-P3 (Pa) k (Buku

perry) k(P0-P1)

6 10 40 0.87001 8.7001

8 13 175 0.870025 11.310325

10 15 350 0.87004 13.0506

12 19 600 0.87005 16.53095

14 20 1010 0.87006 17.4012

Praktikum POT

Kelompok 20

Dengan persamaan diatas dan menggunakan ba

mendapatkan nilai C yaitu 0.18164

Percobaan 6 :Kompresor

Prosedur Percobaan

1. Menyambungkan manometer tabung miring untuk mengatur tekanan di dalam leher

saluran (P0-P1) dan menyambungkan man

kompresor (P3-Py).

2. Mendapatkan rpm poros terbesar yang dapat diatur pada seluruh

dan mengoperasiikannya pada kecepatan nominal terdekat di bawah maksimumnya.

3. Mengatur aliran agar memb

P0-P1, P3-P2, θ1,θ2 dan momen puntir poros (Tr).

temperatur atmosfer.

4. Menghitung efisiensi termodinamika dan total serta menyajikannya dalam

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

k(P

0-P

1)

0 1


Dengan persamaan diatas dan menggunakan bantuan Ms. Excel maka kita

mendapatkan nilai C yaitu 0.18164

Percobaan 6 :Kompresor

Gambar 6. Skematik Percobaan 6

Menyambungkan manometer tabung miring untuk mengatur tekanan di dalam leher

) dan menyambungkan manometer air raksa untuk mengukur tekanan pada

Mendapatkan rpm poros terbesar yang dapat diatur pada seluruh range


Mengatur aliran agar memberikan perubahan-perubahan P0-P1 yang sama, dan membaca

dan momen puntir poros (Tr). Membaca tekanan atmosfir P

Menghitung efisiensi termodinamika dan total serta menyajikannya dalam

y = 0.008x + 9.521

R² = 0.892

500 1000 1500

P2-P3 (Pa)

Grafik k(P0-P1) vs (P2-P3)

Series1

Linear (Series1)

2

3

Page 30

ntuan Ms. Excel maka kita

Menyambungkan manometer tabung miring untuk mengatur tekanan di dalam leher

ometer air raksa untuk mengukur tekanan pada

range dari laju-laju aliran


yang sama, dan membaca

Membaca tekanan atmosfir P0 dan

Menghitung efisiensi termodinamika dan total serta menyajikannya dalam bentuk tabel

y = 0.008x + 9.521

R² = 0.892

Series1

Linear (Series1)

Tr

ω


Kelompok 20 Page 31


Beban

(gr) Laju Alir rpm T out T in P0-P1 (kPa) P0-P2 (mmHg) P0-P3 (mmHg)

50 36 39.36 30 31.5 0.35 16 4

60 39 41.62 30.2 31 0.4 19 5

70 42 45.44 30.5 32 0.45 20 6

80 45 48.32 31 32 0.5 23 7

90 48 51.78 31 32.5 0.58 25 8


Kelompok 20 Page 32

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk mengolah data tersebut adalah:

1. Massa Jenis

�. = *. × mB�. b. = 101325 × 0.028848.314 × 298 = 1.179KD/0L

dengan:

*. = 101.325K*S

� = 8.314 n 0?@. T⁄

b. = 25℃

2. Laju Alir

0i = S��2�.K(*. − *�) dengan:

S� = 0,02540

3. Efisiensi Isotermal Termodinamika

"o�"p q r1 − "o�"p�"q stt��(bL − b�)

dengan:

u = 1,4

bL = 4VA

b� = 4?#�

4. Efisiensi Isotermal Keseluruhan

0i "o�"p q r1 − "o�"p�"q sv. 4�

dengan

4� = w(DS^Sl��S�) × @ @ = xS�SKSA�S�SDS�VRR#0l#k?�?R0?�?�_�ADSAk�0l��S�

= 34.2j0

Dengan menggunakan persamaan-persamaan di atas, dilakukan pengolahan data

sehingga didapatkan:

Praktikum POT

Kelompok 20

Beban (N) rad/s

0.49 4.11968

0.588 4.35622667

0.686 4.75605333

0.784 5.05749333

0.882 5.41964

P3-P2 (kPa)

1.5998688

1.8665136

1.8665136

2.1331584

2.2664808

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.005

P3

-P2

(k

Pa

)


delta T k Tr (Nm)

4.11968 1.5 0.871 0.16758

4.35622667 0.8 0.871015 0.201096

4.75605333 1.5 0.87134 0.234612

5.05749333 1 0.87143 0.268128

5.41964 1.5 0.871485 0.301644

P2 (kPa) rad/s * Tr Eff Termo Eff Total

1.5998688 0.690375974 0.02907422 0.039585899

1.8665136 0.876019758 0.06286546 0.038460476

1.8665136 1.115827185 0.03352824 0.032032357

2.1331584 1.356055572 0.05680553 0.031383261

2.2664808 1.634801888 0.03999944 0.029614724

y = 105.3x -

R² = 0.942

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

P3-P2 vs m

Series1

Linear (Series1)

Page 33

m

0.02153519

0.023022285

0.024423376

0.025745829

0.027729981

Eff Total

0.039585899

0.038460476

0.032032357

0.031383261

0.029614724

- 0.632

R² = 0.942

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.005

w.T

r

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 0.005

Eff

. T

erm

o


0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

w.Tr vs m

y = 0.880x + 0.022

R² = 0.020

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

Eff. Termo vs m

Series1

Linear (Series1)

Page 34

y = 156.4x - 2.696

R² = 0.996

Series1

Linear (Series1)

y = 0.880x + 0.022

R² = 0.020

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

4.1. Percobaan Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara

Analisa Percobaan

Percobaan pertama ini

udara di dalam saluran konvergen dan divergen.

adalah saluran yang memiliki perbedaan diameter sehingga menghasilkan perbedaan tekanan.

Berdasarkan teori, semakin besar suatu diameter penampang pipa amaka akan semakin besar

pula tekanannya namun kecepatan aliran udara akan semakin kecil. Hal yang

percobaan ini adalahmengukur

laju alir udara dimana laju alir udara dapat divariasikan apabila adanya variasi daya yang

diberikan pada kompresor. Semakin besar daya motor pada ko

kecepatan tangensial kompresor akan semakin besar, sehingga nantinya laju alir udara

menjadi lebih besar karena kompresor akan menarik udara dengan semakin kuat.

Input variabel pada percobaan ini yaitu interval laju alir. Percobaa

laju alirnya relatif lebih kecil yaitu 5 kg/s, 7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan 13 kg/s sehingga

pengukuran output variablenya yaitu tekanan menggunakan manometer minyak inclined.

Tekanan yang diukur yaitu pada titik 1 (P

Manometer yang dipasang miring (inclined) memungkinkan pengukuran perbedaan tekanan

0

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

0.035

0.04

0.045

0 0.005

Eff

To

tal


BAB IV

ANALISIS

Percobaan Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara

Percobaan pertama ini bertujuan untuk menunjukkan pengaruh kompresi pada aliran

udara di dalam saluran konvergen dan divergen.Pada percobaan ini, saluran yang digu



pula tekanannya namun kecepatan aliran udara akan semakin kecil. Hal yang

mengukurnilai P0-P1 dan P0-P2yang dilakukandengan cara

dimana laju alir udara dapat divariasikan apabila adanya variasi daya yang

. Semakin besar daya motor pada kompresor tersebut, maka



Input variabel pada percobaan ini yaitu interval laju alir. Percobaan I bagian 1 interval



Tekanan yang diukur yaitu pada titik 1 (P1) dan titik 2 (P2) pada pipa relatif terhadap Po.


0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

Efisiensi Total vs m

Page 35

Percobaan Pengaruh Proses Kompresi Pada Aliran Udara

enunjukkan pengaruh kompresi pada aliran

Pada percobaan ini, saluran yang digunakan



pula tekanannya namun kecepatan aliran udara akan semakin kecil. Hal yang dilakukan dalam

dengan cara memvariasikan

dimana laju alir udara dapat divariasikan apabila adanya variasi daya yang

mpresor tersebut, maka



n I bagian 1 interval



) pada pipa relatif terhadap Po.


y = -1.76x + 0.077

R² = 0.880

Series1

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 36

yang relatif kecil. Manometer miring ada 3 jenis skala kemiringan 12,7, 25,4 dan 50,8.

Manometer inclined 12,7 memiliki sudut kemiringan dari bidang horizontal yang paling kecil

dan 50,8 memiliki sudut kemiringan dari bidang horizontal paling besar. Bagian 2 dari

percobaan ini, laju alir udara atau input variabelnya lebih besar, berkisar 25 kg/s,30 kg/s,35

kg/s, 40 kg/s, 45 kg/s. Penggunaan manometer raksa dan manometer minyak inclined 50,8

digunakan. Penggunaan manometer jenis ini cukup digunakan karena mengingat laju alir yang

relatif besar.

Analisis Data dan Perhitungan

Dari percobaan ini, terdapatlima variasi laju alir massa udara, sehingga membuat data

*� − *. dan *� − *. menjadi bervariasi juga. Pengambilan data tentang perbedaan tekanan

dari posisi 1 dan 2 terhadap posisi awal dilakukan supaya bisa didapatkan kecepatan aliran

udara dalam pipa. Berdasarkan data yang telah didapatkan, dapat dilihat bahwa seiring dengan

meningkatnya laju alir massa udara, nilai *. − *� dan *. − *� juga semakin meningkat. Hal

ini dikarenakan, sesuai dengan persamaan neraca massa energy, yang dimana besar tekanan

berbanding lurus dengan laju alir massa. Sehingga apabila laju alir massa meningkat, maka

tekanan juga akan semakin meningkat. Tetapi apabila laju alir massa semakin menurun, maka

tekanan yang dihasilkan juga akan semakin menurun.

Pada pengukuran dengan menggunakan Manometer Minyak 12.7 mm dan Manometer

Minyak 25.4 mm, dapat dilihat bahwa perbedaan tekanan yang dihasilkan memiliki nilai yang

kecil. Hal ini dikarenakan laju yang digunakan juga kecil sehingga pada praktikum ini kita

menggunakan manometer minyak dlaam ukuran yang kecil. Selain itu perbedaan tekanan yang

dihasilkan pada manometer minya 25.4 mm lebih besar dari manometer minyak 12.7 mm. Hal

ini dikarenakan pada posisi 2, memiliki lubang aliran udara yang cenderung lebih besar jika

dibandingkan dengan posisi yang pertama.

Sedangkan, pada pengukuran dengan menggunakan manometer Minyak 50.8 mm dan

Manometer Air Raksa, perubahan tekanan yang terjadi juga tidak begitu berbeda jauh dengan

perubahan tekanan yang telah diukur dengan manometer minyak 12.7 mm dan 25.4 mm. Hal

ini dikarenakan laju alir massa udara yang digunakan memiliki variasi yang sama. Sehingga

tidak menutup kemungkinan apabila tidak terjadi perbedaan tekananyang jauh dengan

pengukuran sebelumnya. Selain itu, faktor pengukuran yang dilakukan pada posisi yang sama

juga bisa mendorong perbedaan yang tipis dengan pengukuran yang sebelumnya. Karena


Kelompok 20 Page 37

apabila posisi yang digunakan juga sama, maka luas permukaan yang digunakan juga

cenderung sama.

Pada percobaan kedua, nilai *. − *� lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai *. −*�. Hal ini dikarenakan mengingat laju alir massa udara yang terlalu kecil dan kemampuan

membaca tekanan pada air raksa yang tingkat ketelitiannya kurang dari manometer minyak

menyebabkan pada saat pembacaan tinggi tekanan menjadi memiliki sedikit perbedaan.

Setelah didapatkan perbedaan tekanan dari masing-masing manometer, maka terdapat 2

grafik yang dihasilkan dari percobaan ini. Kedua grafik tersebut menggambarkan hubungan

antara nilai *. − *� dengan *. − *�. Pada grafik pertama hubungan yang digambarkan adalah

pada manometer minyak 12.7 mm dengan manometer minyak 25.4 mm. persamaan garis yang

dihasilkan dari grafik ini adalah :

^ = 34.018� − 0.1164

sedangkan persamaan garis yang dihasilkan dari grafik kedua adalah sebagai berikut :

^ = 0.4904� − 0.0014

Berdasarkan kedua persamaan garis lurus tersebut, maka didapatkan gradient dari

masing-masing persamaan garis. Besar gradient sebanding dengan nilai y�� z {�. Sehingga

dengan adanya korelasi antara nilai gradient dengan kuadrat dari rasio luas permukaan ini,

dapat digunakan persamaan kontinuitas untuk dapat mencari menemukan nilai dari *. − *�

dan |� secara teoritis.

Sesuai dengan perhitungan yang telah dilampirkan, pada persamaan garis pertama, nilai

gradient sebesar 34.018. Sedangkan nilai gradient pada persamaan garis yang kedua adalah

sebesar 0.4904. adanya perbedaan besar gradient ini memberikan efek pada nilai *. − *� dan

|� secara teoritis. Karena *. − *� dan |� pada percobaan dengan menggubakan manometer

minyak 12.7 mm dan 25.4 mm menjadi lebih besar jika dibandingkan dengan percobaan

dengan manometer minya 50.8 mm dan manometer air raksa. Kecilnya nilai gradient pada

persamaan kedua ini dipengaruhi oleh nilai laju alir massa udara yang sangat kecil.

Setelah didapatkan nilai gradient, bisa didapatkan nilai *. − *� dan |�. Nilai *. − *�

dan |� pada percobaan pertama ini cenderung mengalami kenaikan. Hal ini dipengaruhi oleh

laju alir massa udara yang semakin meningkat yang disebabkan luas permukaan yang semakin

mengecil sehingga udara yang masuk tekanannya semakin membesar. Begitu juga halnya pada

percobaan kedua yang dimana menggunakan manometer 50.8 mm dan manometer air raksa.


Kelompok 20 Page 38

Akan tetapi pada laju alir massa 9 kg/s, nilai *. − *� dan |� mengalami penurunan. Hal ini

kemungkinan terjadi kesalahan yang akan dijelaskan pada analisis kesalahan lebih lanjut.

Selain itu, dengan menggunakan persamaan 3 dan persamaan 4, bisa didapatkan |� dan

|�. Berdasarkan perhitungan nilai |� dan |� cenderung meningkat. Hal ini merupakan

pengaruh dari meningkatnya tekanan pada kondisi 1 dan kondisi 2 dari kondisi awalnya.

Karena dengan adanay peningkatan tekanan, udara akan terkompressible sehingga membuat

laju alir udaranya semakin meningkat karena udara itu semakin tertekan.

Analisis Grafik

Pada praktikum pertama ini, grafik yang dihasilkan ada dua dan menggambarkan

korelasi antara *. − *� terhadap *. − *�. Kedua grafik mempunyai nilai gradient yang positif.

Hal ini menunjukkan bahwa Meningkatnya nilai *. − *� akan berpengaruh juga dengan

meningkatnya nilai *. − *�. Selain itu, pada grafik juga memiliki nilai ��<1. Pada grafik

percobaan pertama nilai �� = 0.85033 sedangkan pada grafik kedua nilai �� = 0.77642. Hal

ini menunjukkan adanya penyimpangan pada praktikum sehingga menyebabkan error pada

pengolahan datanya. Penyimpangan yang terjadi bisa disebabkan karena manometer minyak

maupun air raksa yang digunakan kondisinya kurang baik sehingga berpengaruh pada

pengukuran tekanan.

Nilai gradient yang terdapat pada persamaan garis sebanding dengan y�� z {�.

Sehingga dengan menggunakan persamaan kontiunuitas, bisa didapatkan perbandingan dengan

besar tekanan dan laju alirnya.

Analisis Kesalahan

Kesalahan pada pengolahan ini bisa dilihat dari dua cara. Pertama, bisa dilihat melalui

persentase kesalahan relative yang didapat pada pengolahan data. Kedua, bisa dilihat dari nilai

�� yang nilainya kurang dari satu pada grafik yang dihasilkan. Munculnya penyimpangan ini

bisa disebabkan oleh beberapa factor. Berikut adalah factor-faktor yang memungkinkan

terjadinya penyimpangan ini :

1. Kesalahan praktikan dalam membaca skala tinggi tekanan terhadap masing-masing

manometer


Kelompok 20 Page 39

2. Manometer minyak yang kemungkinan telah terjadi kontaminasi dengan zat lain.

Sehingga dengan ini menyebabkan kekurang akuratan tinggi tekanan yang dihasilkan.

3. Laju alir udara pada percobaan yang diukur menggunakan manometer air raksa terlalu

kecil, sehingga sulit untuk membaca parameter perubahan tekanan pada manometer.

4. Ketinggian air raksa manometer yang tidak konstan juga menyebabkan kesulitan untuk

membaca tinggi tekanan.

4.2. Efisiensi Difuser / Saluran Difuser

Analisa Percobaaan

Percobaan ini bertujuan untuk menunjukan pengaruh kompresi pada aliran udara di

dalam saluran konvergen-divergen. Penggunaan bagian konvergen dalam suatu aliran adalah

untuk meningkatkan kecepatan gas dan menurunkan tekanannya. Sedangkan dalam bagian

divergen, aliran itu bisa subsonik maupun supersonik. Tujuan penggunaan bagian divergen

pada kedua jenis aliran tersebut berbeda. Dalam aliran subsonik, tujuan penggunaan bagian

divergen adalah untuk menurunkan kecepatan dan mendapatkan kembali tekanan sesuai

persamaan Bernoulli. Dalam aliran supersonik, tujuan penggunaan bagian divergen adalah

untuk mendapatkan bilangan Mach yang lebih dari satu.

Untuk menyelidiki tekanan sepanjang saluran divergen, praktikan melakukan dua

bagian percobaan untuk mengukur tekanan di sepanjang saluran divergen. Percobaan bagian

pertama, pengukuran tekanan menggunakan manometer tabung miring yang berisi minyak

dengan kemiringan (inclined) 25.4 mm, sedangkan pada percobaan bagian kedua, pengukuran

tekanan menggunakan manometer air raksa. Variasi data yang diambil dilakukan dengan

mengubah-ubah daya motor pada kompresor sehingga didapatkan laju alir udara yang berbeda-

beda. Kompresor berfungsi sebagai alat yang memberikan udara sebagai umpan pada saluran.

Untuk manometer tabung miring berisi minyak menggunakan interval laju alir yang relatif

lebih kecil, yaitu 5 kg/s, 7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan 13 kg/s. Penggunaan interval laju alir yang

relatif kecil ini disebabkan oleh pengukuran perbedaan tekanan pada manometer yang

dipasang miring (inclined) menghasilkan perbedaan tekanan yang relatif kecil. Sebaliknya,

pada manometer air raksa, laju alir udara atau input variabelnya lebih besar, berkisar 30 kg/s,

35 kg/s, 40 kg/s, 45 kg/s, dan 50 kg/s, karena skala pada manometer raksa ini relatif lebih

besar dibandingkan dengan manometer tabung miring sehingga laju alir yang digunakan pun

besar agar perbedaan tekanan tersebut dapat dibaca atau diukur. Tekanan yang diukur pada


Kelompok 20 Page 40

percobaan ini ialah tekanan pada titik 1 (P1), titik 2 (P2), dan titik 3 (P3) pada pipa relatif

terhadap Po (tekanan udara luar).

Analisis Data dan Pengolahan Data

Pada percobaan ketiga bertujuan untuk mencari nilai efisiensi dari Diffuser.

Berdasarkan percobaan ketiga ini, terdapat dua variasi pengambilan data, yaitu dengan

Manometer Minya 25.4 mm dan Manometer Air Raksa. Hal ini dilakukan supaya dapat

membandingkan nilai efisiensi manometer satu dengan yang lainnya.

Pada manometer minyak 25.4 mm, praktikan mengambil lima data dalam laju alir

massa yang berbeda, yaitu pada kisaran 5 kg/s, 7 kg/s, 9 kg/s, 11 kg/s, dan 13 kg/s. Hal ini

berbeda dengan manometer air raksa yang dimana kisaran laju alir massa yang diambil pada

30 kg/s, 35 kg/s, 40 kg/s, 45 kg/s dan 50 kg/s. Adanya perbedaan pengambilan kisaran laju alir

massa pada tiap manometer dikarenakan, manometer miring memliki kemampuan untuk

membaca kecepatan laju alir berdasarkan perbedaan tekanan yang rendah. Sedangkan, pada

manometer air raksa memiliki kemampuan untuk menentukan kecepatan aliran berdasarkan

perbedaan tekanan yang besar.

Berdasarkan hasil percobaan, praktikan mendapatkan tiga data, yaitu : *. − *�; *. − *�

dan *. − *L. Pada data percobaan, praktikan mendapatkan perubahan tekanan yang semakin

meningkat seiring meningkatnya laju alir massa udara yang dialirkan. Hal ini telah dibahas

pada praktikum pertama yang dimana kecenderungan meningkatnya laju alir massa disebabkan

karena berdasarkan persamaan neraca massa, nilai keduanya terlihat sebanding.

Selain itu, berdasarkan data, nilai *. − *� selalu lebih besar jika dibandingkan dengan

*. − *�. Dan *. − *� selalu lebih kecil jika dibandingkan dengan *. − *L. Hal ini dikarenakan

ruang tempat udara mengalir dari posisi 1 menuju 2 semakin mengecil, sehingga tekanan

udaranya pun akan semakin membesar supaya udara dapat melewati pipa tersebut. Lalu, ketika

udara akan melewati dari posisi 2 menuju 3, ruang tempat udara mengalir sedikit membesar.

Sehingga tekanan yang dibutuhkan udara untuk mengalir menjadi lebih sedikit jika

dibandingkan dengan tekanan yang dibutuhkan dari posisi 2 menuju 2. Akan tetapi, perubahan

tekanan pada posisi 3 tidak lebih kecil jika dibandingkan dengan posisi pertama. Karena ruang

tempat udara mengalir sedikit lebih besar jika dibandingkan pada ruang kondisi pertama.

Dengan adanya ketiga data yang didapatkan ini, praktikan dapat menghitung nilai efisiensi

dari Diffuser yang dimana persamaan mencari efisiensi adalah sebagai berikut :

] = *L − *�*� − *�


Kelompok 20 Page 41

Nilai *L − *� biasa didapatkan dari selisih antara (*. − *�)dengan(*. − *L). Sedangkan,

*� − *� bisa didapatkan dari selisih antara (*. − *�)dengan(*. − *�). Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, didapatkan bahwa nilai efisiensi rata-

rata dari pengukuran dengan menggunakan manometer minyak 25.4 mm adalah sebesar

51.98%. Sedangkan nilai efisiensi diffuser rata-rata dari pengukuran dengan menggunakan

manometer air raksa adalah sebesar 73.78%. Perbedaan nilai efisiensi diffuser dari pengukuran

menggunakan manometer yang berbeda dikarenakan bahan pengukur yang ada pada

manometer itu sendiri. Saat mengukur dengan manometer air raksa, air raksa cenderung tidak

stabil. Sehingga menyulitkan praktikan untuk membaca skala yang tertera pada gelas. Akan

tetapi, untuk manometer minyak, ia memiliki kemampuan untuk membaca skala yang lebih

kecil sehingga memiliki tingkat ketelitian yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan

manometer air raksa. Karena tingkat pembulatan angkanya juga menjadi rendah.

Selain itu, factor lain yang membuat hasil efisiensi berbeda adalah dari laju alir massa

pada manometer air raksa yang lebih besar jika dibandingkan dengan manometer minyak 25.4

mm. Dengan digunakannya laju alir massa yang semakin besar, maka aliran akan menjadi

lebih turbulen dan menyebabkan kemungkinan untuk kehilangan energy semakin kecil. Oleh

karena itu, tingkat efisiensi juga kemungkinan bisa akan jadi meningkat.

Sifat kekompresibilitasnya dari fluida juga dapat berpengaruh terhadap nilai efisiensi

dari diffuser. Karena sesuai dengan persamaan awal efisiensi diffuser, yaitu :

] = (*L − *�)�L(*� − *�)��

pada persamaan asli dari efisiensi diffuser terlihat bahwa ada pengaruh massa jenis dari fluida

itu sendiri. Hal ini dikarenakan, pada kondisi ketiga, aliran udara yang keluar akan berubah

besar massa jenisnya karena telah terkompresi dalam pipa. Hanya saja, pada percobaan ini

aliran fluida dianggap sebagai aliran yang inkompresibel sehingga perbedaan nilai massa jenis

bisa diabaikan.

Analisis Grafik

Dalam percobaan ini, grafik yang dihasilkan sebanyak 2 grafik. Kedua grafik tersebut

menghubungkan korelasi antara (*L − *�) dengan (*� − *�) yang dimana grafik pertama

pengukurannya menggunakan Manometer Minyak 25.4 mm. Sedangkan, grafik yang kedua

menggunakan Manometer Air Raksa.

Pada percobaan dengan Manometer Minyak 25.4 mm, grafik memunculkan persamaan

garis lurus, yaitu :


Kelompok 20 Page 42

^ = 0.6527� − 0.036

sedangkan pada Manometer Air Raksa, persamaan garis lurus yang didapatkan adalah :

^ = 0.6126� + 1.6477

dari kedua grafik tersebut, dapat dilihat bahwa keduanya memiliki nilai gradient yang positif.

Hal ini menggambarkan bahwa perubahan (*L − *�) sebanding dengan (*� − *�) sehingga

garis yang dihasilkan adalah lurus dari kiri bawah ke kanan atas.

Selain itu, sesuai dengan rumus efisiensi diffuser dan komponen yang diplotkan

terhadap grafik, dapat disimpulkan bahwa besar gradien pada persamaan garis lurus tersebut

merupakan nilai efisiensi dari Diffuser itu sendiri. Pada Manometer Minyak 25.4 mm, nilai

efisiensi diffusernya adalah 65.27%. Sedangkan, nilai efisiensi diffuser pada manomater Air

Raksa adalah 61.26%.

Analisis Kesalahan

Pada grafik yang dihasilkan, dapat diketahui bahwa nilai �� kurang dari satu. Hal ini

menyimpulkan, bahwa terdapat penyimpangan pada data yang seharusnya praktikan dapatkan.

Berikut merupakan hal yang memungkinkan adanya penyimpangan tersebut :

1. Kesalahan praktikan dalam membaca skala manometer air raksa. Mengingat air raksa

kondisi nya cenderung tidak stabil saat akan membaca perbedaan tekanan.

2. Adanya pembulatan saat perhitungan sehingga menyebabkan data yang dihasilkan

kurang akurat.

3. Adanya kontaminasi zat lain pada manomater minyak yang menyebabkan pengukuran

perbedaan tekanan menjadi kurang teliti.

4.3. Hubungan Koefisien Friksi/Gesekan dengan Bilangan Re pada Pipa

Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menyelidiki hubungan antara koefisien friksi dengan

bilangan Reynold. Percobaan dilakukan pada sebuah pipa yang mempunyai faktor kekasaran

tertentu serta memiliki gesekan. Dengan demikian akan terjadi friksi antara udara yang

mengalir pada pipa dengan dinding pipa tersebut.

Untuk mendapatkan variasi data pada percobaan ini, laju alir udara divariasikan yaitu 6

kg/s, 8 kg/s, 10 kg/s, 12 kg/s, dan14 kg/s. Variasi dari laju alir ini bertujuan agar dapat

mengetahui pengaruh perbedaan tekanan di ketiga titik dengan posisi yang berbeda dengan

friksi yang terjadi di masing-masing titik tersebut.


Kelompok 20 Page 43

Kemudian, titik-titik yang diukur perbedaan tekanannya dalah *. − *�, *. − *�, *. −*Lsebab dari perbedaan tersebut dapat dihitung besar perubahan tekanan *� − *L dan *� − *�

karena terdapat perbedaan antara kondisi kedua daerah tersebut. Pada daerah antara titik 1 dan

2, masih terjadi boundary layer yang menyebabkan daerah tersebut masih berstatus developing

section. Sedangkan pada daerah antara titik 2 dan 3, gradien kecepatan fluida diasumsikan

sama dengan nol atau sudah konstan sehingga tekanan pada daerah ini yang dihitung untuk

mendapat besar koefisien friksi aliran tersebut. Kemudian dari data yang didapat pada

percobaan, kita dapat menghitung besarnya bilangan reynold aliran ini.

Pada tekanan yang dekat dengan udara atmosfer, friksi yang terjadi masih cukup kecil,

yang ditandai dengan perbedaan tekanan yang kecil. Semakin ke dalam pipa, maka perbedaan

tekanan akan semakin besar dikarenakan semakin tingginya juga friksi yang terjadi. Hal ini

terlihat pada percobaan, dimana nilai *. − *� < *. − *� < *. − *L.

Analisis Hasil dan Pengolahan

Percobaan ini memiliki tujuan untuk menyelidiki hubungan antara koefisien friksi

dengan bilangan Reynold. Percobaan dilakukan pada sebuah pipa yang mempunyai faktor

kekasaran tertentu. Dengan demikian akan terjadi friksi antara udara yang mengalir dengan

dinding pipa tersebut.

Untuk mendapatkan variasi data pada percobaan ini, laju alir udara divariasikan. Dari

data dapat dilihat bahwa semakin besar laju aliran yang diberikan maka semakin besar pula

perubahan tekanannya. Semakin kecepatannya maka penurunan tekanan di downstream akan

semakin besar.

Pada tekanan yang dekat dengan udara atmosfer, friksi yang terjadi masih cukup kecil,

yang ditandai dengan perbedaan tekanan yang kecil. Semakin ke dalam pipa, maka perbedaan

tekanan akan semakin besar dikarenakan semakin tingginya juga friksi yang terjadi. Hal ini

terlihat pada percobaan, dimana nilai *. − *� < *. − *� < *. − *L.

Kita dapat lihat bahwa semakin besar laju aliran yang diberikan maka akan semakin

besar perubahan tekanannya. Semakin besar kecepatannya maka penurunan tekanan di

downstream juga akan semakin besar. Aliran laminer dan aliran turbulen dipengaruhi oleh

bilangan Reynold, viskositas gradien tekanan, dan kekasaran permukaan . Sedangkan untuk

menentukan tebal boundary layer dipengaruhi oleh panjang pipa, viskositas, kecepatan aliran,

dan kekasaran permukaan.

Praktikum POT

Kelompok 20

Dari grafik log f vs log Nre terlihat bahwa koefisien friksi pipa berbanding terbalik

dengan bilangan Reynold secara logaritmik, sehingga dapat dikatakan semakin besar bilangan

Reynold (semakin turbulen aliran) maka faktor friksi semakin kecil dan pada akhirnya pada

saat nilai Nre lebih besar dari 10

Reynold tidak lagi berpengaruh pada f. Hal ini terjadi karena pada aliran yang turbulen, fluida

akan membentuk sudut tertentu terhadap dinding pipa sehingga friksi akan berkurang berbeda

dengan aliran laminar di mana sebagian besar fluida menyentuh pe

menimbulkan friksi.

Apabila persamaan tersebut dinyatakan dalam bentuk logaritmik akan menjadi:

Maka dengan menggunaka

sebagai Y dan log Nre dimasukkan sebagai X akan diperoleh hasil:

S = −1.1018

l = −0.25

Sehingga dapat kita simpulkan bahwa hubungan secara matematis bilangan reynold

yang didapat memilki kemiripan dengan persamaan blasius

-

-

-

-

-

-

-

log

f



Reynold secara logaritmik, sehingga dapat dikatakan semakin besar bilangan


saat nilai Nre lebih besar dari 105 (dimana persamaan Blasius tidak berlaku lagi) dan bilan



dengan aliran laminar di mana sebagian besar fluida menyentuh pe

25.0.079,0 −= Nref


( )( ) Nref

Nref

log25,010237,1log

log25,0079,0loglog

−+−=

−+=

Y = a + b X

Maka dengan menggunakan analisis least square, di mana harga log f dimasukkan

sebagai Y dan log Nre dimasukkan sebagai X akan diperoleh hasil:

Sehingga dapat kita simpulkan bahwa hubungan secara matematis bilangan reynold

yang didapat memilki kemiripan dengan persamaan blasius W = 0.079��

y = -0.25x - 1.101

R² = 1-2.44

-2.42

-2.4

-2.38

-2.36

-2.34

-2.32

-2.3

-2.28

4.5 5 5.5

log Re

Grafik lof f vs log Re

Series1

Linear (Series1)

Page 44


Reynold secara logaritmik, sehingga dapat dikatakan semakin besar bilangan


(dimana persamaan Blasius tidak berlaku lagi) dan bilangan



dengan aliran laminar di mana sebagian besar fluida menyentuh permukaan pipa dan


least square, di mana harga log f dimasukkan

Sehingga dapat kita simpulkan bahwa hubungan secara matematis bilangan reynold �..�a

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

Adapun grafik hubungan antara logNre

adalah berbanding lurus di mana semakin besar log(Nre

besar. Ternyata untuk Nre>20.000 hubungan tersebut dinyatakan oleh Nikuradse

dalam persamaan 4/1 =f

pengolahan data dengan analisa least square.

Dari hasil pengolahan data didapat :

Persamaan yang diperoleh dari pengolahan data memiliki penyimpangan yang

signifikan dari persamaan Nikuradse

tidak berlaku dalam percobaan ini dikarenakan fluida yang digunakan adalah fluida yang

terkompresibel, sedangkan persamaan ini berlaku untuk fluida yang inkompresi

4.4. Percobaan aliran melalui orifice

Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk memperoleh hubungan antara laju aliran dengan beda

tekanan pada orifice. Oleh karena itu, dalam percobaan ini dilakukan variasi laju alir, untuk

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

17

1/f

^0

.5


Adapun grafik hubungan antara logNre√f dengan 1/√f, hubungan yang diperoleh

dalah berbanding lurus di mana semakin besar log(Nre√f) maka harga 1/√f juga akan semakin

Ternyata untuk Nre>20.000 hubungan tersebut dinyatakan oleh Nikuradse

( ) 60,0.log0,4 −fNre . Kondisi ini dapat digambarkan dari

golahan data dengan analisa least square.

( ) 60,0.log0,4/1 −= fNref

Y = b X + a

Dari hasil pengolahan data didapat :

S = −4.0011

l = 4.9743

Persamaan yang diperoleh dari pengolahan data memiliki penyimpangan yang

signifikan dari persamaan Nikuradse-Von-Karman. Hal ini menunjukan bahwa persamaan ini


terkompresibel, sedangkan persamaan ini berlaku untuk fluida yang inkompresi

Percobaan aliran melalui orifice



y = 4.974x - 4.001

R² = 0.999

13.5

14

14.5

15

15.5

16

16.5

17

3.4 3.6 3.8 4 4.2

log(Re.f^0.5)

Grafik log (Re.f^0.5) vs log

1/f^0.5

Series1

Linear (Series1)

Page 45

√f dengan 1/√f, hubungan yang diperoleh

√f) maka harga 1/√f juga akan semakin

Ternyata untuk Nre>20.000 hubungan tersebut dinyatakan oleh Nikuradse-Von-Karman

Kondisi ini dapat digambarkan dari

Persamaan yang diperoleh dari pengolahan data memiliki penyimpangan yang cukup

Karman. Hal ini menunjukan bahwa persamaan ini


terkompresibel, sedangkan persamaan ini berlaku untuk fluida yang inkompresibel.



Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 46

melihat bagaimana pengaruhnya terhadap beda tekanan antara P0- P1, P0-P2, serta P0-P3.

Pengukuran beda tekanan pada 3 titik yang berbeda dimaksudkan untuk membuktikan bahwa

semakin dekat dengan udara atmosfer, maka friksi yang terjadi semakin kecil, yang

menyebabkan nilai beda tekanannya juga kecil, semakin ke dalam maka pengaruh friksi akan

semakin besar sehingga pressure loss nya pun akan semakin besar. Sedangkan pada bagian

orifice, luas penampangnya diperkecil, sehingga meningkatkan kecepatan fluida. Namun

sebagai efeknya, akan terjadi pressure loss yang besar. Maka dari masing-masing laju alir,

seharusnya nilai P0-P3 selalu lebih besar dibandingkan dengan P0-P2, dimana beda tekanan P0-

P3 diukur di sebelah plat orifice diletakkan. Pressure drop yang semakin besar akan

menyebabkan laju alir massa semakin besar. Dengan memvariasikan nilai laju alir massa, dan

melihat bagaimana pengaruhnya terhadap beda tekanan yang dihasilkan, maka kita akan

melihat hubungan antara laju alir massa dengan beda tekanan secara terbalik. Dalam

percobaan ini akan dibuktikan suatu pernyataan bahwa laju alir massa yang semakin besar

disebabkan oleh pressure drop yang besar. Hal ini berlaku dengan memberlakukan Persamaan

Bernoulli, yang menganggap bahwa dalam percobaan ini, aliran dianggap sebagai suatu aliran

inkompressibel.

Tujuan lain dari percobaan ini adalah untuk menentukan koefisien pelepasan dari

orificemeter. Pada percobaan ini aliran fluida mengalir melewati orifice. Nilai koefisien

pelepasan dipengaruhi oleh bilangan Reynold karena nilai koefisien tersebut depengaruhi oleh

jenis aliran fluida. Koefisien pelepasan adalah rasio antara massa fluida keluaran pipa dan

masukan pipa. Semakin besar nilai koefisien pelepasan, maka semakin kecil massa yang hilang

akibat friksi yang terjadi pada dinding pipa. Perbedaan massa masuk dan massa keluar pipa ini

disebabkan karena fluida yang digunakan adalah kompresibel. Dengan adanya beda tekanan

pada titik masuk dan titik keluaran, maka densitas fluida di titik masukan akan berbeda pula

dengan densitas fluida keluar pipa, sehingga massanya juga akan berubah. Selain itu, pengaruh

lainnya adalah perbandingan antara diameter orifice dengan diameter pipa. Seperti yang telah

dijelaskan sebelumnya, perubahan luas penampang secara mendadak pada saat melewati

lubang orifice akan memperbesar kecepatan, namun memperkecil laju alir. Dengan kata lain,

semakin kecil perbandingan diameter orifice dengan diameter pipa, maka pressure

drop/pressure loss nya akan semakin besar. Untuk pencapaian tujuan ini maka kondisi aliran

dianggap sebagai suatu aliran kompressibel bertekanan rendah sehingga densitas fluida di

semua titik dalam orifice meter dapat dianggap tetap, sehingga nilai koefisien pelepasan akan

bernilai konstan.

Praktikum POT

Kelompok 20


Tujuan percobaan ini adalah u

drop melalui pipa orifice. Berdasarkan data pengamatan yang ada dapat dilihat bahwa semakin

besar laju alir maka perbedaan tekanan P2

luas penampang pada orifice lebih kecil dibanding dengan luas penampang pada pipa. Aliran

fluida mengalir dari upstream ke downstream.

Pada percobaan ini aliran fluida mengalir melewati orifice. Nilai koefisien pelepasan

dipengaruhi oleh bilangan Reynold karena nilai koef

aliran fluida. Koefisien pelepasan adalah rasio antara massa fluida keluaran pipa dan masukan

pipa. Semakin besar nilai koefisien pelepasan, maka semakin kecil massa yang hilang akibat

friksi yang terjadi pada dinding



dengan densitas fluida keluar pipa, sehingga massanya juga akan berubah.



lubang orifice akan memperbesar kecepatan, namun memperkecil laju alir. Dengan kata lain,



dianggap sebagai suatu aliran kompressibel bertekanan rendah sehingga densitas fluida di


bernilai konstan

Berdasarkan dari persamaan Bernoulli (kita menganggap udar

gas ideal):

Dengan persamaan kontinuitas

Berdasarkan kedua persamaan ini kitadapat mensubstitusi sehingga mendapatkan:


Tujuan percobaan ini adalah untuk menyelidiki hubungan antara laju alir dan pressure


besar laju alir maka perbedaan tekanan P2-P3 akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena

da orifice lebih kecil dibanding dengan luas penampang pada pipa. Aliran

fluida mengalir dari upstream ke downstream.


dipengaruhi oleh bilangan Reynold karena nilai koefisien tersebut depengaruhi oleh jenis

Koefisien pelepasan adalah rasio antara massa fluida keluaran pipa dan masukan


friksi yang terjadi pada dinding pipa. Perbedaan massa masuk dan massa keluar pipa ini



keluar pipa, sehingga massanya juga akan berubah.



rifice akan memperbesar kecepatan, namun memperkecil laju alir. Dengan kata lain,



nggap sebagai suatu aliran kompressibel bertekanan rendah sehingga densitas fluida di


Berdasarkan dari persamaan Bernoulli (kita menganggap udara yang mengalir sebagai

Dengan persamaan kontinuitas


Page 47

ntuk menyelidiki hubungan antara laju alir dan pressure


P3 akan semakin besar. Hal ini disebabkan karena

da orifice lebih kecil dibanding dengan luas penampang pada pipa. Aliran


isien tersebut depengaruhi oleh jenis

Koefisien pelepasan adalah rasio antara massa fluida keluaran pipa dan masukan


pipa. Perbedaan massa masuk dan massa keluar pipa ini



Selain itu, pengaruh



rifice akan memperbesar kecepatan, namun memperkecil laju alir. Dengan kata lain,



nggap sebagai suatu aliran kompressibel bertekanan rendah sehingga densitas fluida di


a yang mengalir sebagai


Praktikum POT

Kelompok 20

Dengan P1 = tekanan pipa, P

Perbedaan P0-P1 cenderung me

pada titik nol dan satu tidak berbeda jauh atau cenderung sama sehingga kecepatan cenderung

konstan dan perbedaan tekanan menjadi sangat kecil.

Dari hasil percobaan didapatkan beberapa data yang kemudian

grafik untuk mengetahui koefisien pelepasan. Bentuk grafik itu antara lain:

Dengan mengasumsikan bahwa sel

densitas fluida di semua titik dalam orifice dapat dianggap tetap. Dalam persamaan tersebut,

kita plot nilai (P2-P3) sebagai sumbu x dengan k(P0

didapatkan:

Dengan memplot grafi

dapat berlaku sehingga kita dapat mencari nilai C. Dari data pengamatan kita mendapatkan

nilai C yaitu 0.18164. Nilai C pada orifice ini lebih kecil dibandingkan dengan nilai C pada

venturimeter. Koefisien pelepasan pada venturimeter akan lebih besar dibandingkan orifice

karena hambatan yang disebabkan oleh orifice lebih besar. Hambatan ini besar karena luas

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0

k(P

0-P

1)


= tekanan pipa, Pc = tekanan orifice, dan Ac = luas vena contracta.

P1 cenderung mendekati nol hal ini disebabkan karena diameter pipa


konstan dan perbedaan tekanan menjadi sangat kecil.

Dari hasil percobaan didapatkan beberapa data yang kemudian diolah dan dijadikan

grafik untuk mengetahui koefisien pelepasan. Bentuk grafik itu antara lain:

K(*. − *�) = -� ��p +p+�p (*� − *L)

^ = 0�

Dengan mengasumsikan bahwa seluruh aliran kompresibel bertekanan rendah maka


P3) sebagai sumbu x dengan k(P0-O1) sebagai sumbu y sehingga

Dengan memplot grafik dan menemukan persamaan linearnya maka persamaan diatas


0.18164. Nilai C pada orifice ini lebih kecil dibandingkan dengan nilai C pada

efisien pelepasan pada venturimeter akan lebih besar dibandingkan orifice


y = 0.008x + 9.521

R² = 0.892

500 1000 1500

P2-P3 (Pa)

Grafik k(P0-P1) vs (P2-P3)

Series1

Linear (Series1)

Page 48

= tekanan orifice, dan Ac = luas vena contracta.

ndekati nol hal ini disebabkan karena diameter pipa


diolah dan dijadikan

uruh aliran kompresibel bertekanan rendah maka


O1) sebagai sumbu y sehingga

k dan menemukan persamaan linearnya maka persamaan diatas


0.18164. Nilai C pada orifice ini lebih kecil dibandingkan dengan nilai C pada

efisien pelepasan pada venturimeter akan lebih besar dibandingkan orifice


y = 0.008x + 9.521

R² = 0.892

Series1

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 49

penampang yang tiba-tiba menjadi lebih kecil sehingga mengakibatkan energi loss yg cukup

signifikan. Sedangkan nilai C pada venturimeter bergantung pada nilai Reynold.

Kesalahan yang terjadi pada praktikum ini bisa terjadi saat pembacaan manometer yang

kurang akurat menyebabkan plot grafik tidak mencapai R2 yang cukup sempurna. Manometer

raksa juga tidak cocok dengan percobaan ini karena beda tekanan pada kedua titik tersebut

sangat kecil. Hal ini karena pada manometer raksa memiliki ketelitian yang lebih besar (+1

mmHg), sehingga kurang akurat apabila membaca beda tekanan yang nilainya kurang dari 1

mmHg. Untuk pembacaan yang lebih tepat, seharusnya menggunakan manometer miring,

karena ketelitiannya mencapai 0.01 kPa.

4.5. Percobaan Kompresor

Analisa Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan efek variasi pressure drop, input daya, dan

efisiensi isothermal terhadap laju alir massa pada kecepatan konstan. Laju alir udara diatur,

kemudian beban pada kompresor ditambahkan dan dilakukan pembacaan terhadap rpm poros

kompresor dan pressure drop pada setiap titik serta menentukan temperatur di titik 2 dan 3.

Semakin besar laju alir fluida, maka perbedaan tekanan yang ada dari tiap titik juga

semakin besar. Hal ini karena adanya persamaan energi yang berlaku pada percobaan ini,

yakni :

∆EnergiKinetik + ∆EnergiTekanan = 0

Pada percobaan ini, akan dilihat besar laju alir fluida yang sesuai dengan beban yang

digunakan untuk mendapatkan kondisi kompressor yang stabil. Selain untuk mendapatkan

kondisi tersebut di atas, variasi beban yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui nilai torsi

atau momen puntir poros kompressor terhadap beban yang digunakan. Nilai ini pun akan

berpengaruh terhadap kecepatan putaran poros kompressor untuk mendapatkan kondisi

kompressor yang stabil. Beda tekanan yang timbul akan mempengaruhi nilai laju alir massa

fluida yang mengalir dalam pipa, dimana nilai ini dipengaruhi pula oleh variasi beban yang

digunakan. Tekanan dan temperatur udara atmosfer pun perlu dicari nilainya, dalam kaitannya

dengan perhitungan massa jenis udara, guna menghitung laju alir massa fluida dalam pipa.


Praktikum POT

Kelompok 20

Percobaan ini bertujuan untuk menentukan efek cariasi pressure drop, input daya, dan

efisiensi isothermal terhadap laju alir massa pada kecepatan konstan. Laju udara

kemudian beban pada kompresor kemudian beban pada kompresor ditambahkan dan dilakukan

pembacaan terhadap rpm poros kompresor dan pressure drop pada setiap titik.

Pada percobaan ini, dilihat bahwa besar laju fluida yang sesuai dengan beban digunak

untuk mendapatkan kondisi kompresor yang stabil. Untuk mendapatkan kondisi yang stabil,

variasi beban yang dilakukan bertujuan untuk mengetahui nilai torsi atau momen puntir poros

kompressor terhadap beban yang digunakan. Nilai ini pun akan berpengaruh

kecepatan putaran poros kompressor untuk mendapatkan kondisi kompressor yang stabil. Beda

tekanan yang muncul akan mempengaruhi nilai laju alir massa fluid yang mengalir dalam pipa,

dimana nilai ini dipengaruhi oleh variasi beban yang digunakan.

Berdasarkan data yang didapat, temperatur aliran masuk dan keluar kompressor,

memiliki perbedaan sekitar 1

konstan pada setiap kenaikan laju alir yang terjadi. Perbedaan temperature ini disebabkan

karena terjadi kenaikan suhu pada fluida yang memasuki kompressor. Kenaikan suhu ini

terjadi karena adanya friksi antar sesama partikel fluida, juga mungkin terjadi karena adanya

friksi antara partikel fluida dengan dinding bagian dalam kompressor.

Pengaruh laju alir massa terhadap perbedaan tekanan

0

0.5

1

1.5

2

2.5

0 0.005

P3

-P2

(k

Pa

)



efisiensi isothermal terhadap laju alir massa pada kecepatan konstan. Laju udara



Pada percobaan ini, dilihat bahwa besar laju fluida yang sesuai dengan beban digunak



kompressor terhadap beban yang digunakan. Nilai ini pun akan berpengaruh



dimana nilai ini dipengaruhi oleh variasi beban yang digunakan.


memiliki perbedaan sekitar 1-2˚C, dan perbedaan pada percobaan praktikan relatif tidak


arena terjadi kenaikan suhu pada fluida yang memasuki kompressor. Kenaikan suhu ini


friksi antara partikel fluida dengan dinding bagian dalam kompressor.

h laju alir massa terhadap perbedaan tekanan

y = 105.3x

R² = 0.942

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

P3-P2 vs m

Series1

Linear (Series1)

Page 50


efisiensi isothermal terhadap laju alir massa pada kecepatan konstan. Laju udara diatur,



Pada percobaan ini, dilihat bahwa besar laju fluida yang sesuai dengan beban digunakan



kompressor terhadap beban yang digunakan. Nilai ini pun akan berpengaruh terhadap




˚C, dan perbedaan pada percobaan praktikan relatif tidak


arena terjadi kenaikan suhu pada fluida yang memasuki kompressor. Kenaikan suhu ini


y = 105.3x - 0.632

R² = 0.942

Series1

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

Dapat kita lihat pada grafik diatas bahwa semakin besar laju alir yang diberikan maka

beda tekanan akan semakin besar. Hal ini dapat dilihat dari persamaan diatas dimana nilai

perbedaan tekanan sebanding denga

semakin rendah, ini merupakan prinsip dari persamaan Hukum Bernoulli. Pada percobaan

praktikan menggunakan laju alir tetap dengan variasi beban yang ditambahkan pada setiap kali

pengambilan data. Jika beban bertambah maka nilai Tr akan bertambah karena gaya yang

dibutuhkan kompresor untuk melakukan rotasi semakin besar. Hal ini menyebabkan kecepatan

fluida pada titik 3 meningkat. Begitu pula dengan nilai P1, karena penambahan kecepatan

sehingga nilai P1 cenderung turun. Hal ini menyebabkan nilai P0

percobaan, data yang diperoleh praktikan sesuai dengan rumus

Dimana dengan bertambahnya pressure drop maka akan menaikan laju alir fluida

tersebut.

Pengaruh laju alir massa terhadap

Pada grafik ini terlihat bahwa nilai sumbu y sebandingan nilai sumbu x maka itu berarti

semakin besar laju alir makan nilai omega dan Tr akan semakin besar juga. Nilai

dipengaruhi oleh berat beban yang diberikan kompresor dan putaran komp

beban maka nilai Tr akan semakin besar dan daya motor yang diperlukan untuk memutar juga

semakin besar. Gaya sentrifugal akan bertambah besar seiring dengan nilai Tr,

rumus F=mv2/r dimana v=ω.r, maka jika nilai F besar ni

yang semakin besar juga akan menyebabkan nilai kecepatan tangensial (

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

0 0.005

w.T

r




perbedaan tekanan sebanding dengan laju alir. Semakin tinggi kecepatan maka tekanan akan



beban bertambah maka nilai Tr akan bertambah karena gaya yang



1 cenderung turun. Hal ini menyebabkan nilai P0-P1 semakin besar. Pada saat

percobaan, data yang diperoleh praktikan sesuai dengan rumus

( )100.21 PPkam −= ρ


h laju alir massa terhadap v. 4�


semakin besar laju alir makan nilai omega dan Tr akan semakin besar juga. Nilai

dipengaruhi oleh berat beban yang diberikan kompresor dan putaran kompresor. Semakin berat


Gaya sentrifugal akan bertambah besar seiring dengan nilai Tr,

.r, maka jika nilai F besar nilai ω semakin besar. Nilai

akan menyebabkan nilai kecepatan tangensial (

0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

w.Tr vs m

Page 51



n laju alir. Semakin tinggi kecepatan maka tekanan akan



beban bertambah maka nilai Tr akan bertambah karena gaya yang



P1 semakin besar. Pada saat



semakin besar laju alir makan nilai omega dan Tr akan semakin besar juga. Nilai v. 4�

resor. Semakin berat


Gaya sentrifugal akan bertambah besar seiring dengan nilai Tr, sesuai dengan

semakin besar. Nilai Daya motor

akan menyebabkan nilai kecepatan tangensial (ω) menjadi

y = 156.4x - 2.696

R² = 0.996

Series1

Linear (Series1)

Praktikum POT

Kelompok 20

bertambah. Dengan bertambahnya

semakin besar sehingga tekanan lebih kecil sehingga

dan P0-P1 yang lebih besar sehingga laju alir massa menjadi naik. Selain itu, momen puntir

yang semakin besar akan membuat gas semakin terkompresi lebih rapat. Dengan begitu

terdapat perbedan tekanan yang lebih bes

fluida yang menyebabkan laju alir massa fluida semakin besar. Pada percobaan ini praktikan

mendapatkan data yang sesuai dengan teori yang berlaku bahwa nilai laju alir berbanding lurus

dengan nilai v. 4�.

Pengaruh laju alir massa terhadap efisiensi termodinamika

Efisiensi termodinamika dipengaruhi oleh perbedaan suhu antara masukan dan keluaran

kompresor. Perbedaan suhu ini terjadi karena friksi yang terjadi antara sesama partikel fluida

dan dinding. Berdasarkan teori, perbedaan suhu yang terjadi akan semakin kecil seiring dengan

bertambahnya nilai laju alir. Hal tersebut disebakan oleh semakin tingginya laju alir fluida

sehingga waktu tinggal dalam pipa akan semakin mengecil dan friksi terhadap

akan semakin kecil.

Pada percobaan ini praktikan mendapatkan nilai R

dikarena perbedaan suhu yang terjadi tidak relatif konstan. Hal ini menybabkan nilai efisiensi

termo yang tidak konstan.

Pengaruh laju alir massa terhadap efisiensi total

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0 0.005

Eff

. T

erm

o


bertambah. Dengan bertambahnya ω, kecepatan alir di dekat kompressor (titik 3) juga

semakin besar sehingga tekanan lebih kecil sehingga memberikan nilai P2-

P1 yang lebih besar sehingga laju alir massa menjadi naik. Selain itu, momen puntir


terdapat perbedan tekanan yang lebih besar dan menjadi driving force untuk aliran massa



Pengaruh laju alir massa terhadap efisiensi termodinamika



Berdasarkan teori, perbedaan suhu yang terjadi akan semakin kecil seiring dengan


sehingga waktu tinggal dalam pipa akan semakin mengecil dan friksi terhadap

Pada percobaan ini praktikan mendapatkan nilai R2 yang tidak mendekati 1 hal ini


massa terhadap efisiensi total

y = 0.880x + 0.022

R² = 0.020

0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03

m (kg/s)

Eff. Termo vs m

Series1

Linear (Series1)

Page 52

, kecepatan alir di dekat kompressor (titik 3) juga

-P3 yang lebih besar

P1 yang lebih besar sehingga laju alir massa menjadi naik. Selain itu, momen puntir


ar dan menjadi driving force untuk aliran massa





Berdasarkan teori, perbedaan suhu yang terjadi akan semakin kecil seiring dengan


sehingga waktu tinggal dalam pipa akan semakin mengecil dan friksi terhadap dinding pipa

yang tidak mendekati 1 hal ini


y = 0.880x + 0.022

R² = 0.020

Series1

Linear (Series1)


Kelompok 20 Page 53

Laju alir masa seharusnya berbanding lurus dengan efisiensi total. Hal ini dikarenakan

nilai P3-P2 yang semakin besar seiring dengan penambahan laju alir. Sesuai dengan rumus

sebagai berikut:

rT

PPPPm

⋅

−−

−

ω

ρρ 0

23

0

23 1

Pada percobaan, praktikan tidak mendapat hasil yang sesuai dengan teori. Hal ini

disebabkan oleh karena efek dari penambahan beban lebih berpengaruh terhadap gaya

sentrifugal serta kecepatan tangensialnya dibandingkan terhadap perubahan tekanan.

Perbedaan pengaruh ini dapat disebabkan oleh karena alat ukur yang kurang optimal dalam

fungsinya untuk mengukur. Manometer minyak yang digunakan sulit untuk mengukur pada

perbedaan yang sangat rendah. Selain itu juga terdapat minyak di dalam selang yang

mengganggu pengukuran, sehingga pengukuran kurang akurat.

Nilai efisiensi termal total selalu lebih kecil daripada nilai efisiensi termal termodinamik.

Hal ini disebabkan pada perhitungan efisiensi termal termodinamik tidak memperhitungkan

kehilangan energi pada kompressor (kehilangan energi karena friksi yang terjadi didalam

kompressor). Efisiensi termodinamik hanya memperhitungkan perbedaan tekanan dan suhu

pada kompresor.


Kelompok 20 Page 54

BAB V

PENUTUP 5.1. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari percobaan ini adalah:

- Tekanan dapat dipengaruhi oleh luas penampang saluran dimana semakin kecil luas

penampang, maka kecepatan aliran akan semakin bertambah namun tekanan semakin

berkurang. Saluran dengan diameter penampang yang berbeda ini dinamakan saluran

divergen konvergen. Pada aliran konvergen, kecepatan fluida akan semakin besar. Hal

ini didasarkan pada persamaan kontinuitas.

- Efisiensi difuser dapat dihitung dengan cara ] = (P3–P2)/(P1-P2). Nilai efisiensi akan

semakin besar apabila P3semakin besar dibandingkan P1atau P1semakin kecil dengan

acuan P2.

- Koefisien friksi pipa berbanding terbalik dengan bilangan Reynold secara logaritmik,

sehingga dapat dikatakan semakin besar bilangan Reynold (semakin turbulen

aliran),maka faktor friksi semakin kecil.

- Persamaan Blasius terbukti dapat menyatakan hubungan antara koefisien friksi dengan

bilangan Reynold. Persamaan Blasius berlaku pada 2100<Re<105. Untuk aliran

laminar, persamaan yang berlaku untuk menyatakan hubungan antara koefisien friksi

dengan bilangan Reynold adalah Heigen- Poiseuvile f = 16/Re.

- Nilai koefisien pelepasan dari orificemeter lebih kecil jika dibandingkan dengan nilai C

pada venturimeter. Hal ini disebabkan karena hambatan pada orificemeter lebih besar.

Nilai C menunjukkan perbandingan antara massa keluaran dan masukan pipa.

Penentuan nilai C ini dengan membuat hubungan antara P2-P3 dan P0-P1yang

berbanding lurus.

- Kompresor digunakan untuk menaikan tekanan fluida kerja dengan cara menurunkan

volume dari fluida tersebut. P3–P2, ω Tr, efisiensi termodinamik, dan efisiensi total

berbanding lurus dengan laju alir massa (m).


Kelompok 20 Page 55

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1989. Modul Praktikum POT 1. Depok : Departemen Teknik Gas dan Petrokimia

Francis, JRD. 1975. Fluid Mechanics For Engineering Students. 4th ed. Philadelphia :

International Ideas INC.

McCabe, Warren L, Julian C. Smith, Peter Harriott. 1999. Operasi Teknik Kimia. Alih bahasa E Jasjfi.

Jakarta : Erlangga.

Nevers, Noel de. 1991. Fluids Mechanics for Chemical Engineering, second edition. Singapore:

McGraw-Hill Book. Co.

Streeter and Wylie.1979. Fluid Mechanics. 7thed. New York : Mc-Graw Hill.

Documents

Documentcf