Teori Khusus Lamtur Wendi

Embed Size (px)

Citation preview

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

PRAKTEK MEKANIKA FLUIDA

PERCOBAAN LAMINAR DAN TURBULEN

NAMA NIM PRODI

: : :

WENDI MANGIRI D211 09 273 TEKNIK MESIN

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN 2011 Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

BAB II TEORI KHUSUS A. Aliran Fluida 1. Aliran laminar Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan lapisan, atau lamina lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu :

2. Aliran turbulen Aliran dimana pergerakan dari partikel partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian kerugian aliran.

3. Aliran transisi Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

Gambar aliran laminer, transisi dan turbulen pada plat datar (ridwan.staff.gunadarma.ac.id/.../Karakteristik+Aliran+Fluida1.pdf) B. Hal-Hal Yang Mempengaruhi Aliran Laminer Dan Turbulen Hal-hal yang mempengaruhi aliran laminer dan turbulen,antara lain : 1. Kecepatan aliran fluida Kecepatan aliran yang kecil akan menghasilkan bilangan Reynolds yang kecil sehingga aliran yang timbul adalah laminar, sedangkan bila kecepatan aliran yang besar maka akan menghasilkan bilangan Reynolds yang besar pula sehingga aliran yang timbul adalah aliran turbulen. 2. Kekasaran permukaan Kekasaran permukaan mempunyai pengaruh pada hambatan gesek, tetapi efek kekasaran permukaan dapat diabaikan dalam aliran berlapis (laminar) dan aliran turbulen sangat dipengaruhi oleh kekasaran permukaan penampang yang dilaluinya. 3. Bentuk profil Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Pada pipa dengan profil segi empat terjadi gesekan yang besar sehingga lebih cepat mengalami peralihan dari aliran laminar, transisi ke aliran turbulen sehingga lebih cepat mengalami aliran berkembang penuh sedangkan untuk profil bulat, gesekan yang terjadi lebih kecil sehingga peralihan laminar, transisi ke turbulen lebih lama dan lebih lama pula mengalami aliran berkembang penuh.

A. Aliran Berkembang Penuh Aliran berkembang penuh merupakan aliran belapis dan aliran bergolak keduanya bisa terjadi di bagian dalam (internal) artinya dibatasi oleh dinding atau bagian luar (ekstenal ) yang tak terbataskan. Aliran berkembang penuh terjadi pada internal flow dimana pada aliran ini aliran berkembang penuh setelah melewati lapisan batas.

Suatu aliran dalam terkendala oleh dinding dinding yang membatasinya dan efek kekentalan akan meluas keseluruh aliran itu. Gambar diatas menunjukkan suatu aliran dalam pipa yang panjang. Terdapat daerah masuk dimana aliran hulu yang hamparan mengumpul dan memasuki pipa lapisan batas yang kental masuk ke hilir menahan aliran aksial u (r,x) pada dinding dan dengan demikian mempercepat

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

aliran kebagian tengah untuk tetap memenuhi syarat kontinuitas yang tak termampatkan Q= = konstan

UdAQ = (tanda integral) u dA = konstan Pada jarak tertentu dari lubang masuk, lapisan batas itu mengumpul dan teras yang encer itu hilang. Aliran pipa itu lalu mengental seluruhnya dan kecepatan aksialnya sedikit demi sedikit menyesuaikan dirinya sampai pada x = Lc . Pada x = Lc yang tidak berubah lagi dan disebut aliran berkembang penuh. Artinya U u/r dibagian hilir atau x = Lc profil kecepatan tetap. Gesekan dindingnya tetap dan tekanannya menurun secara linear dengan x, baik untuk aliran berlapis maupun aliran bergolak. Data ditunjukkan dengan analisis dimensi bahwa bilangan Reynolds adalah salah satunya parameter yang menentukan panjang masuk. Jika Lc = f (d,V,,U) v = Q/A Maka Lc/d = g (uda/U) = g (Re) Untuk aliran berlapis korelasi yang diterima adalah Lc/d 44 Red1/6 bergolak

Gambar 4.

Perkembangan profil kecepatan dan perubahan tekanan di lubang masuk suatu aliran talang / pipa

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

B. Jenis-jenis Head Losses Head Loss (kerugian tinggi tekan) merupakan suatu kerugian yang dialami aliran fluida selama bersirkulasi dimana kerugian itu tergantung pada geometri penampang saluran dan parameter-parameter fluida serta aliran itu sendiri. Kerugian tinggi tekan (head loss) dapat dibedakan atas, kerugian dalam pipa (major losses) dan kerugian pada perubahan geometri (minor losses). 1. Kerugian Gesekan Dalam Pipa Atau Mayor Losses Kerugian gesekan dalam pipa atau Mayor losses merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran dengan pipa sepanjang litasan. Kerugian gesekan untuk perhitungan aliran didalam pipa pada umumnya dipakai persamaan Darcy-Weisbach : hLmayor=f . LD . V22g Keterangan : hL : kerugian gesekan dalam pipa/mayor losses (m) f : koefisien gesek L : panjang pipa (m) D : diameter dalam pipa (m) V : kecepatan aliran fluida (m/s) g : percepatan gravitasi (m/s2) 2. Kerugian Akibat Perubahan Geometri/Luas Penampang (Minor Losses) Minor losses merupakan kerugian yang disebabkan oleh gesekan aliran dalam pipa akibat perubahan luas penampang/geometri. Misalnya terjadi penyempitan luas penampang. Merupakan kerugian head pada fitting dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus : hlf=n.k.V22.g Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

dimana : hlf : Minor losses n k : jumlah fitting/valve untuk diameter yang sama : koefisien gesekan

V : kecepatan rata-rata aliran g : percepatan gravitasi Dalam menghitung kerugian pada fitting dan valve dapat menggunakan tabel pada lampiran 4. Besaran ini menyatakan kerugian pada fitting dan valve dalam ukuran panjang ekivalen dari pipa lurus. 3. Total Losses Total losses merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

A. Jenis-Jenis Katup 1. Butterfly Valve (Katup kupu-kupu)

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Katup Kupu-Kupu (Butterfly Valve) adalah katup yang dapat digunakan untuk mengisolasi atau mengatur aliran. Mekanisme penutupan mengambil bentuk cakram . Operasi ini mirip dengan sebuah katup bola, yang memungkinkan untuk cepat menghentikan aliran.

Gambar Butterfly Valve 2. Gate Valve (Katup Pintu) Gate Valve (Katup Pintu) adalah katup yang terbuka dengan mengangkat sebuah gerbang bulat atau persegi panjang / baji keluar dari jalur fluida. Katup jenis ini digunakan untuk pengaturan aliran baik dengan membuka atau menutup katup sesuai dengan kebutuhan.

Gambar Gate Valve 3. Globe Valve Globe Valve, digunakan untuk membuka aliran seluruhnya atau menutup aliran seluruhnya sama sekali. Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Gambar Globe Valve 4. Ball valve Ball Valve (Katup Bola) adalah katup dengan bola disk, bagian dari katup yang mengontrol aliran melalui itu. Bola memiliki lubang, atau port, melalui tengah sehingga ketika port ini sejalan dengan kedua ujung katup, aliran akan terjadi. Ketika katup tertutup, lubang tegak lurus ke ujung katup, dan aliran diblokir. Katup bola biasa digunakan untuk gas-gas.

Gambar ball valve 5. Plug Valve Plug valve (katup plug) dengan silinder yang dapat diputar di dalam tubuh katup untuk mengontrol aliran melalui katup. Colokan di katup pasang Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

memiliki satu atau lebih lorong-lorong samping berongga akan melalui plug, sehingga cairan yang dapat mengalir melalui plug ketika katup terbuka. Katup plug sederhana dan ekonomis. Biasa dipakai untuk minyak dan pelumas kental.

Gambar plug valve 6. Check Valve (Katup Cek) Check valve (katup cek) Sebuah katup, katup klak, non-kembali katup atau katup satu arah adalah alat mekanis, sebuah katup, yang biasanya memungkinkan fluida (cairan atau gas) mengalir melalui itu hanya dalam satu arah.

Gambar check valve 7. Diafraghma Valve Untuk menggerakkan valve ini sendiri, seperti kebanyakan valve-valve lainnya, digunakan aktuator baik itu motor aktuator, diafragma, piston, ataupun aktuator lainnya. Namun ketika sistem mekanis aktuator membutuhkan daya Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

yang cukup besar dan butuh waktu yang cepat, kebanyakan menggunakan diafragma, atau piston yang keduanya merupakan pneumatic actuator.

Gambar Diafraghma Valve

A. Jenis-Jenis Sambungan a. Elbow dengan sudut 450, 900, dan 1800

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

b. Reducer ; cosentrik dan Ekosentrik

c. Tee ; Equal dan non Equal tee

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

d. Sambungan Silang (Cross)

e. Cup (Tutup)

f. Coupling ; full dan reducing Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

g. Union

h. Sambungan khusus ; Weldolet. Thredolet,sockolet, elbolet, latrolet, Swepolet 1) Weldolet

2) Elbolet Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

3) Latrolet

4) Swepolet

A. Hukum-Hukum Yang Berlaku Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

1. Hukum Newton Hukum Newton adalah tiga hukum fisika yang menjadi dasar mekanika klasik. Hukum ini menggambarkan hubungan antara gaya yang bekerja pada suatu benda dan gerak yang disebabkannya. Hukum Newton dibedakan atas 3 hukum yaitu : a) Hukum Newton I Setiap benda akan tetap bergerak lurus beraturan atau tetap dalam keadaan diam jika ada resultan, gaya (F) bekerja pada benda itu yaitu : F=0 , a=0, V=0 (konstan) b) Hukum Newton II Menyatakan bahwa gaya sama dengan perbedaan momentum (massa dikali kecepatan) tiap perubahan waktu. F=m.a Hukum newton III Setiap aksi pasti terdapat reaksi yang searah dan berlawanan arah. F1=-F1' 1. Hukum archimedes Hukum Archimedes mengatakan bahwa "Jika suatu benda dicelupkan ke dalam sesuatu zat cair, maka benda itu akan mendapat tekanan keatas yang sama besarnya dengan beratnya zat cair yang terdesak oleh benda tersebut". FA= . g . v Keterangan : FA = Tekanan Archimedes (N/m3) = Massa Jenis Zat Cair (Kg/ m3) g = Gravitasi (N/Kg) V = Volume Benda Tercelup (m3) 2. Hukum Pascal

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Hukum Pascal menyatakan bahwa tekanan yang diberikan zat cair dalam ruang tertutup dteruskan ke segala arah dengan sama besar. Perbedaan tekanan karena perbedaan kenaikan zat cair diformulakan sebagai berikut: P=.g.(H) Dimana : P : tekanan hidrostatik (Pa) g : kepekatan zat cair (kg/m3) : kenaikan permukaan laut terhadap gravitasi bumi (m/s2)

H : perbedaan ketinggian fluida (m) 3. Hukum Bernoulli Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli. Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran taktermampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow). Aliran Tak-termampatkan Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

di mana: v = kecepatan fluida g = percepatan gravitasi bumi h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi p = tekanan fluida = densitas fluida Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut: Aliran bersifat tunak (steady state) Tidak terdapat gesekan (inviscid) Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

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: = energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka = entalpi fluida per satuan massa

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Catatan:, di mana

adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut

sebagai energi internal spesifik. 1. Persamaan Kontiunitas Massa fluida yang bergerak tidak berubah ketika mengalir. Fakta ini membimbing kita pada hubungan kuantitatif penting yang disebut persamaan kontinuitas.

Gambar Laju Aliran Massa Volume fluida yang mengalir pada bagian pertama, V1, yang melewati luasan A1 dengan laju v1 selama rentang waktu t adalah A1v1 t . Dengan mengetahui hubungan Volume dan Massa jenis, maka laju aliran massa yang melalui luasan A1 adalah:

Keadaan yang sama terjadi pada bagian kedua. Laju aliran massa yang melewati A2 selama rentang waktu t adalah:

Volume fluida yang mengalir selama rentang waktu t pada luasan A1 akan memiliki jumlah yang sama dengan volume yang mengalir pada A2. Dengan demikian: Atau A. Artikel Aliran Laminar Dan Turbulen .A.V = konstan (tetap)

Jenis-jenis pelumas dan jenis pelumas yang digunakan pada pengujianWendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Jenis pelumas dapat digolongkan berdasarkan bahan dasar pembuatannya. Dengan mengetahui jenis pelumas, maka pemilik mobil dapat memilih jenis pelumas berbahan dasar apa yang cocok dengan mobilnya. 1. Pelumas jenis mineral Pelumas ini mempunyai sifat tidak mudah menguap saat mesin beroperasi pada temperatur kerja. Pelumas jenis mineral sangat cocok digunakan pada mobil mobil lama dengan tehnologi yang masih konvensional.

2. Pelumas semi sintetis Pelumas ini dibuat dengan gabungan unsur mineral dan unsur kimia yang memiliki kemampuan menjaga mesin dan melindungi komponen dapur pacu kendaraan. Pelumas jenis ini sangat cocok untuk mesin yang berusia kurang lebih 10 tahunan dengan spesifikasi standar. 3. Pelumas sintetis Pelumas jenis ini dibuat dengan bahan kimia. Kandungan bahan kimianya memiliki kemampuan pakai yang lebih panjang. Pelumas ini mampu memenuhi kebutuhan mesin yang modern. Namun ada salah satu kelemahannya yaitu mempunyai sifat mudah menguap. Jika Anda memakai pelumas jenis ini harus rajin memeriksa jumlah oli agar jangan sampai berkurang sesuai kapasitasnya. Jenis-jenis pelumas yang beredar di pasaran dibedakan menurut sifat-sifat fisika maupun kimia dari komponen penyusunnya baik minyak dasar (base oil) ataupun aditif. Sifat fisika dan kimia dari campuran kedua komponen inilah yang akan menentukan unjuk kerja pelumas secara keseluruhan. Dengan demikian keragaman jenis pelumas ditentukan dari komponen-komponen penyusun pelumas sesuai dengan spesifikasi kegunaan pelumas tersebut. Berdasarkan jenis base oilnya minyak pelumas

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Saat ini banyak dijumpai beragam jenis pelumas yang semuanya didasarkan atas penggunaan dan klasifikasi. Jenis-jenis pelumas tersebut dibedakan menurut sifat-sifat fisika maupun kimia dari komponen penyusunnya baik minyak dasar (base oil) ataupun aditif. Sifat fisika dan kimia dari campuran kedua komponen inilah yang akan menentukan unjuk kerja pelumas secara keseluruhan. Dengan demikian keragaman jenis pelumas ditentukan dari komponen-komponen penyusun pelumas sesuai dengan spesifikasi kegunaan pelumas tersebut. Berdasarkan jenis base oilnya minyak pelumas diklasifikasikan menjadi 3 yaitu : Minyak pelumas mineral Minyak pelumas sintetis Minyak pelumas semisintetis Sebenarnya base oil ini mempunyai segala kemampuan dasar yang dibutuhkan dalam pelumasan. Tanpa aditifpun, sebenarnya minyak dasar sudah mampu menjalankan tugas-tugas pelumasan. Namun unjuk kerjanya belum begitu sempurna dan tidak dapat digunakan dalam waktu lama. 1. PELUMAS MINERAL Pelumas mineral adalah semua pelumas yang dihasilkan dari refinery minyak bumi. Yaitu dari pengolahan lanjut long residue yang merupakan fraksi berat hasil destilasi minyak mentah jenis parafinik ataupun naphtenik. Disebut long residue karena residu ini masih dapat diolah lebih lanjut untuk menghasilkan base oil. Pengolahan long residue menjadi base oil yang populer dilakukan adalah melalui proses Solvent Refining. Tahapannya adalah sebagai berikut : a. High Vacuum Distillation Dalam proses ini, fraksi long residue di destilasi di dalam kolom yang bertekanan rendah atau vakum. Tujuan dari proses ini adalah untuk memisahkan

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

fraksi minyak pelumasnya. Fraksi-fraksi lanjutan yang dihasilkan dalam distilasi vakum ini berturut-turut adalah : SPO (Spindle Oil) LMO (Light Machine Oil) MMO (Medium Machine Oil) BO (Black Oil) atau Short Residue (SR) Unit yang melaksanakan proses ini disebut High Vacuum Unit (HVU). Pada prinsipnya HMU tidak berbeda dengan proses distilasi biasa, dimana pemisahan fraksi demi fraksi dilakukan berdasarkan titik didih masing-masing hidrokarbon dalam fraksi tersebut. Karena long residue memiliki titik didih tinggi maka pelaksanaannya harus dilakukan dengan tekanan hampa (vakum). b. Furfural Extraction Furfural adalah solven yang berfungsi memisahkan komponen base oil dari komponen yang tidak dikehendaki berdasarkan perbedaan kelarutan tiap-tiap komponen tersebut. Pemisahan dengan solven furfural inilah yang menyebabkan keseluruhan proses pengolahan ini disebut Solvent Refining. Proses ini bertujuan untuk menaikkan indeks viskositas dari destilat pada HVU melalui penghilangan senyawa aromat yang memiliki indeks viskositas rendah, peningkatan mutu dan kestabilan terhadap oksidasi sekaligus mengurangi kemungkinan terbentuknya lumpur (sludge), deposit karbon, dan varnish. Unit yang melaksanakan proses ini disebut FEU (Furfural Extraction Unit). c. Prophane Deasphalting Proses ini dimaksudkan untuk mengambil senyawa-senyawa yang tidak dikehendaki dalam black oil atau short residue, fraksi terberat pada HVU. Proses yang digunakan adalah ekstraksi menggunakan propane dan akan menghasilkan residu dengan BM besar seperti Asphalt dan Resin. Kandungan asphalt ini perlu dipisahkan agar dapat dimanfaatkan sebagai bahan asphalt dan fraksi minyak Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

pelumasnya sebagai Deasphalted Oil (DAO). Ekstrak yang terjadi akan dimasukkan ke FEU. Unit yang melaksanakan proses ini adalah Propane Deasphalting Unit (PDU). d. Dewaxing Digunakan untuk menghilangkan wax, sehingga pour point dari base oil yang dihasilkan dapat diturunkan hingga 5 15F. Pelarut yang digunakan dalam proses ini adalah MEK (Metil Etil Keton). Proses dewaxing dilakukan pada suhu 10 25C sehingga lilin akan mengkristal dan dapat dipisahkan dengan penyaringan biasa. Filtrat yang diperoleh adalah produk akhir dari base oil. e. Finishing Tahap ini dilakukan untuk memperbaiki warna minyak pelumas dan stabilitas pelumas. 2. PELUMAS SINTETIS Minyak pelumas sintetis dibuat dari hidrokarbon yang telah mengalami proses khusus. Khusus yang dimaksud adalah bahwa minyak ini dibuat tidak hanya sama dengan minyak mineral akan tetapi melebihi kemampuan minyak mineral. Melalui proses kimia dihasilkan molekul baru yang memiliki stabilitas termal, oksidasi dan kinerja yang optimal. Sehingga harga minyak sintetis lebih mahal daripada minyak mineral. Pada kenyataannya minyak pelumas sintetis memang lebih unggul dalam unjuk kerja, baik respon terhadap mesinnya maupun umur pemakaiannya. Hal ini dikarenakan pembuatan minyak pelumas sintetis dirancang sesuai dengan tujuan penggunaannya. Untuk itu pemilihan minyak pelumas yang tepat sangatlah penting. Dalam pembuatannya minyak pelumas sintetis dikontrol struktur molekulnya dengan sifat-sifat yang dapat diprediksi. Adapun jenis minyak sintetis yang banyak digunakan adalah sebagai berikut : a. Diester Diester merupakan salah satu bahan yang menonjol dari minyak pelumas sintetis. Diester mempunyai struktur yang paling sederhana untuk digunakan Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

sebagai minyak pelumas. Bahan ini banyak digunakan sebagai minyak pelumas atau pelumas gemuk yang mempunyai titik penguapan rendah pada mesin gas turbin. Diester diperoleh dari reaksi sintesa produk minyak bumi, dan sebagian dari lemak binatang dan minyak tumbuh-tumbuhan. Keuntungan diester adalah mempunyai viskositas yang relatif konstan terhadap suhu yang cukup baik, penguapannya sangat rendah, dan mempunyai stabilitas thermal yang bagus. Biasanya bahan ini tidak korosif terhadap logam, tidak beracun dan stabil terhadap hidrolisa. Sifat yang merugikan dari bahan ini adalah dapat bereaksi terhadap karet. Karena sifat fire-resistant dan stabilitas oksidasinya, maka pelumas diester banyak dipakai untuk kompresor udara. b. Fosfat Ester Fosfat ester telah lama digunakan sebagai aditif di dalam minyak pelumas mineral sebagai pelindung terhadap terjadinya pelumasan batas. Fosfat ester merupakan senyawa biodegradable yang disintesa dari komponen yang didapat dari coal tar. Karena natural ester merupakan campuran yang komplek dan sering mengandung ortho cresol yang beracun, maka diupayakan untuk mensintesa ester dengan bahan kimia murni untuk membentuk minyak dasar sintetis yang tidak mengandung cresol yang beracun. Sehingga natural ester dikombinasikan dengan fosfat. Fosfat ester memberikan ikatan yang cukup mantap dan stabil secara kimia yang memungkinkan untuk digunakan sebagai komponen utama dari minyak pelumas sintetis. Disamping itu fosfat ester biasa digunakan sebagai aditif EP. Stabilitas terhadap oksidasi dari bahan ini cukup baik yaitu sampai F. Penggunaannya yang utama adalah sebagai minyak hidrolik didengan 300 dalam pesawat udara karena memberikan sifat anti api yang baik. c. Ester Silikat Mempunyai IV yang tinggi yaitu 150 200 dan mempunyai penguapan yang rendah. Ketahanan terhadap oksidasi pada suhu tinggi tidak begitu baik, tetapi hal ini dapat diperbaiki dengan penambahan aditif. Ester silikat tidak korosif terhadap Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

logam, plastik maupun karet. Tetapi pada suhu yang tinggi akan mengeraskan karet. d. Glikol Polialkilena Dan Turunannya Aplikasi dari glikol polialkilena (polieter) sangat luas yaitu sebagai pelumas pada motor bakar, roda gigi, kompressor, pompa. Bahan ini tidak begitu mahal dan mudah diperoleh di pasaran. e. Silikon Silikon merupakan minyak pelumas sintetis yang mempunyai bermacammacam tingkat viskositas, yang tergantung pada panjang pendeknya rantai dari ikatan molekulnya. Silikon disintesa dari pasir (SiO2). Sifat yang paling menonjol dari silikon ini adalah memberikan kurva viskositas dengan suhu yang mendatar. Silikon memberikan ketahanan oksidasi yang baik pada suhu biasa, tetapi cenderung membentuk gel pada saat mengoksidasi sehingga tidak tepat digunakan sebagai minyak pelumas mesin turbin pesawat udara. f. Khlor Dan Fluor Hidrokarbon Sifat utama dari senyawa ini adalah dapat memberikan respon yang baik sebagai aditif EP dan low flammability. Aktifitas yang tinggi dari atom khlor dapat terbebaskan pada kondisi beban yang berat dan suhu tinggi. Dan hal ini menghasilkan produk yang korosifitasnya tinggi dan beracun sehingga penggunaannya dalam industri dibatasi. g. Poly Alkyl Glykol Produksi komersialnya dibuat sekitar tahun 1930 an sebagai penganti castor oil pada rem mobil. Polyalkylglycol dibuat dengan reaksi polimerisasi menggunakan katalis. Reaksi dapat dikontrol untuk mendapatkan range viskositas 8 19000 cSt. Biasa digunakan di industri baja dan tekstil. Semua polyalkylglycol dapat menyerap air dari atmosfer sehingga harus dijaga dari kemungkinan kontaminasi. Akan tetapi kandungan air sampai 5% masih dapat ditoleransi. Pada Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

temperatur rendah polyalkylglycol mempunyai karakteristik yang bagus, tetapi pada C membutuhkan aditif untuk meningkatkantemperatur tinggi sampai 250 stabilitas thermalnya. Pelumas sintetis ini tidak dapat digunakan di atas temperatur tersebut. Polyalkylglycol mempunyai karakteristik yang bagus sekali pada viskositas 160 400 yang tergantung sekali pada cara memproduksinya. Polyalkylglycol sangat rentan terhadap oksidasi sehingga perlu ditambahkan aditif antioksidan. Umur pemakaian aditif pada polyalkylglycol lebih lama bila dibandingkan dengan mineral oil pada kondisi yang sama. Polyalkylglycol lebih polar sintetis ini tidak dapat digunakan di atas temperatur tersebut. Polyalkylglycol mempunyai karakteristik yang bagus sekali pada viskositas 160 400 yang tergantung sekali pada cara memproduksinya. Polyalkylglycol sangat rentan terhadap oksidasi sehingga perlu ditambahkan aditif antioksidan. Umur pemakaian aditif pada polyalkylglycol lebih lama bila dibandingkan dengan mineral oil pada kondisi yang sama. Polyalkylglycol lebih polar dibandingkan dengan senyawa ester, dan cocok sekali untuk seal dan plastik. Tetapi tidak untuk cat.

h. Poly Alpha Olefin Polyalphaolefin dibuat pertama kali di Jerman pada masa Perang Dunia Kedua untuk menghemat pemakaian minyak mineral. Dan ternyata memberikan unjuk kerja pada range temperatur yang luas. Polyalphaolefin merupakan hidrokarbon sintetis, tidak seperti hidrokarbon pada minyak pelumas mineral. Karena polyalphaolefin merupakan cairan kimia murni yang dibuat dari polimerisasi katalitik ethylene. Produk yang dihasilkan dipisahkan dari komponen yang reaktif dan selanjutnya dipisahkan sesuai dengan viskositasnya. Dengan penambahan sedikit aditif antioksidan, polyalphaolefin menjadi lebih stabil bila dibandingkan dengan minyak mineral pada temperatur yang sama. Polyalphaolefin menunjukkan lebih tahan bereaksi dengan air bila dibandingkan dengan minyak mineral dan

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

minyak sintetis yang lain. Polyalphaolefin juga sangat cocok bila diblending dengan minyak mineral. Sifat PAO yang menonjol adalah sebagai berikut : - Titik tuangnya rendah - Volatilitasnya rendah - Good software compatibility - Stabilitas thermalnya bagus - Hidrolytic stability - Merupakan bahan kimia yang inert - Daya pelumasannya bagus Karenan PAO mempunyai titik tuang yang rendah, maka PAO digunakan pada kompressor pendingin, kompressor amonia dan kompressor fluorokarbon. i. Polyolester Sangat cocok digunakan untuk pelumasan batas. Mempunyai IV yang tinggi bila dibandingkan dengan minyak mineral. Mempunyai stabilitas thermal dan membuat mesin menjadi lebih bersih dan lebih sedikit depositnya. Volatilitasnya paling rendah dibandingkan dengan minyak pelumas sintetis yang lain. Polyolester dengan viskositas 4,4 cSt pada C hanya menguap sekitar 2 %. Polyolester relatif biodegradable100 tetapi prosesnya sangat lambat dibawah kondisi normal. Produk yang dihasilkan tidak beracun. Keuntungan polyolester adalah dapat digunakan dengan nitril rubber, yaitu tipe yang paling umum digunakan dengan minyak mineral. Juga sangat compatible apabila dicampur dengan minyak pelumas mineral. Banyak digunakan di berbagai industri. Hampir semua aditif larut dalam polyolester (POE). Dapat digunakan sendiri atau dikombinasikan dengan minyak pelumas sintetis lain atau minyak pelumas mineral. POE mempunyai high temperatur properties yang sangat bagus dan mampu meningkatkan properties pelumas melebihi diester. Aplikasi penggunaan POE : - Minyak kompresor Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

- Minyak turbin dan minyak hidrolik - Minyak gear - Pelumas bearing - Pelumas EP (Extreme Pressure) untuk boundary lubrication Keuntungan Miyak Pelumas Sintetis Meskipun harganya relatif lebih mahal, namun minyak pelumas sintetis dewasa ini lebih banyak digunakan. Hal ini disebabkan karena : a. Umur pemakaiannya lebih lama karena meningkatkan stabilitas thermal (VI tinggi) dan tahan oksidasi. Keuntungannya : oli yang digunakan lebih sedikit, pemakaian filter awet, mengurangi pengeluaran. b. Mengurangi konsumsi oli karena volatilitasnya lebih rendah dan densitas lebih tinggi. c. Mempunyai spesifikasi yang dibutuhkan pemakai. d. Pengoperasiannya lebih aman karena flash pointnya lebih tinggi. Sehingga ongkos perawatan lebih rendah, penggantian spare part lebih sedikit. e. Sifat-sifatnya dapat diprediksi karena karakteristik produknya uniform. 3. PELUMAS SEMI SINTETIS Diperoleh dengan cara mencampur (blending) antara pelumas sintetis dengan pelumas mineral. Sehingga diperoleh kombinasi dari 2 sifat komponen penyusunnya. Dari unjuk kerja jelas lebih baik dari pelumas mineral. Namun harganya juga jauh lebih kompromi dengan keuangan kita daripada harga pelumas sintetis yang sangat mahal.

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

I. Diagram Saybolt

Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

J. Tabel koefisien Kekasaran Equivalent (mm)

BAHAN PIPA Pipa-pipa dari tembaga/kuningan, timah hitam, kaca, coment yang dikerjakan halus (centrifugally spun coment; bituminous dining, transite ............... Baja komersi atau besi tempa, baja las .................... Asmalt dipped cast iron ........................................ Besi yang digalvanis ............................................... Cast iron (umumnya) .............................................. Stave kayu (wood stave) ......................................... Beton (Concrete) ..................................................... Baja keling (riveted steel) .......................................

0,002 0,05 0,1 0,2 0,3 0,2 1,0 0,3 3,0 1 - 10

VI. 2 Pembahasan Khusus Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

Dari grafik dan tabel hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa semakin besar debit (Q) yang masuk ke dalam pipa maka kecepatan (V) yang terjadi akan semakin besar pula. Hal ini disebabkan karena, semakin banyak fluida yang masuk ke dalam pipa sementara besar dari penampang pipa tetap sama, maka fluida yang masuk lebih awal akan cepat terdorong oleh fluida yang masuk berikutnya sehingga kecepatannya bertambah. Desakan fluida yang masuk berikutnya memaksa fluida sebelumnya untuk keluar dari pipa, karena penampang pada sepanjang pipa meiliki ukuran yang sama. Dan perubahan kecepatan ini sangat drastis terjadi pada saat peralihan dari leminer ke turbulen. Dan juga debit inilah yang mempengaruhi terjadinya laminar dan turbulen. Juga tekanan dalam hal ini mempunyai pengaruh menaikkan kecepatan fluida. Debit yang besar membuat tekanan naik apabila memiliki luas penampang pipa yang sama.

Bilangan Reynolds (Re) adalah suatu bilangan yang digunakan untuk menentukan apakah aliran laminar atau turbulen. factor gesek (fg) adalah hal hal yang mempengaruhi besarnya gesekan yang terjadi dalam pipa. Dari grafik dan table hasil perhitungan, dapat disimpulkan bahwa semakin besar nilai Re yang didapatkan maka besarnya factor geser yang didapatkan pula makin kecil. Hal ini disebabkan karena, semakin besar nilai dari factor gesek atau semakin besar gesekan yang terjadi maka semakin lambat aliran fluida yang mengalir, Wendi Mangiri D211 09 273

LABORATORIUM MEKANIKA FLUIDA JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN TURBULEN(LT) ALIRAN LAMINER & aliKOEEN DRAG

diakibatkan gesekan yang terjadi antara fluida dengan dinding pipa atau antara fluida itu sendiri. Sehingga apabila hal ini terjadi yaitu aliran fluida melambat maka bilangan reynoldnya kecil. Kondisi ini berlaku pada aliran laminar dan turbulen. Dimana jika bilangan Re dari laminar atau turbulen naik, maka faktor gesek akan semakin menurun. Dengan kata lain hubungan ini berbanding terbalik.

V Re

= Kecepatan rata-rata aliran fluida dalam pipa = Bilangan Reynolds Dari tabel dan grafik terlihat bahwa hubungan antara kecepatan rata-rata

aliran fluida dalam pipa dengan bilangan Reynolds adalah berbanding lurus dimana semakin besar kecepatan rata-rata aliran fluida dalam pipa maka bilangan Reynoldsnya akan semakin besar begitu pula sebaliknya semakin kecil kecepatan rata-rata aliran fluida dalam pipa maka semakin kecil pula bilangan reynoldnya.

Wendi Mangiri D211 09 273