laporan aliran dalam fluida v2

Upload: atikah-wartiana

Post on 07-Jul-2018

245 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    1/38

    1

    KATA PENGANTAR 

    Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunianya

    sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Lab Mesin 3 ini yang berjudul “Aliran Fluida

    dalam Pipa”

    Laporan ini dibuat untuk melengkapi tugas lab mesin Laporan ini juga dapat dijadikan

    sebagai re!erensi bagi para pemba"a untuk memahami dan mempelajari tentang Fluida dalam

     pipa

    Penulis juga mengu"apkan terima kasih kepada pihak yang telah membantu penulis

    dalam menyelesaikan laporan ini# sehingga laporan ini dapat diselesaikan sebaik mungkin dantepat pada $aktu yang telah ditentukan

    Penulis menyadari bah$a laporan ini masih memiliki kekurangan dan kesalahan

    %ntuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pemba"a untuk 

    kesempurnaan laporan ini kedepannya Akhir kata penulis mengu"apkan Wassalamu&alaikum

    WrWb

    'akarta# ( )ktober *+,-

    Penulis

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    2/38

    2

    DAFTAR ISI

    .ATA P/01A0TA2i

    AFTA2 4S4ii

    5A5 4 P/0A6%L%A0

    ,, Latar 5elakang,

    ,* Maksud dan Tujuan,

    ,3 Sistematika Penulisan,

    5A5 44 T/)24 ASA2 

    *, Ma"am7ma"am Aliran Fluida dalam Pipa3

    ** Persamaan yang igunakan dalam Aliran(

    *3 .elakuan Aliran Fluida dalam Pipa,+

    5A5 444 '%20AL P2A.T4.%M

    3, Maksud dan Tujuan*8

    3* Alat dan 5ahan*8

    33 Per"obaan*8

    5A5 49 P/M5A6ASA0 S)AL3*

    5A5 9 ./S4MP%LA03(

    AFTA2 P%STA.A iii

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    3/38

    3

    DAFTAR PUSTAKA

    , http:;;aya7snurablogspot"oid;*+,*;+,;aliran7!luida7dalam7pipahtml

    diakses pada hari sabtu tanggal ,+ oktober *+,- pukul +83+ W45

    * https:;;id$ikipediaorg;$iki;Prinsip  https:;;indrasakti**$ordpress"om;*+,*;+-;,?;diskusi7kelompok7boundary7layerlapisan7

     batas;

    diakses pada hari sabtu tanggal ,+ oktober *+,- pukul ,+,- W45

    BAB I

    PENDAHULUAN

    1.1. Latar Belakang

    Aliran Fluida dalam Pipa# aliran air dalam pipa atau tabung adalah suatu saluran

    yang tertutup# umumnya mempunyai penampang sirkular dan digunakan untuk 

    mengalirkan !luida melalui tekanan pompa atau kipas angin 5ila air pada pipa

    mengalir dengan terisi penuh maka itu disebabkan oleh adanya tekanan yang

    menyebabkan mengalir .ehilangan tekanan dalam pipa !luida yang 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# umumnya hambatan yang paling utama

    adalah akibat gesekan tadi 5esarnya hambatan aliran karena gesekan sangat tergantung

    dari kekasaran dinding pipa ari hasil berbagai per"obaan diketahui bah$a makin

    kasar dinding pipa makin besar terjadinya penurunan atau kehilangan tekanan aliran

    http://aya-snura.blogspot.co.id/2012/01/aliran-fluida-dalam-pipa.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoullihttps://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/http://aya-snura.blogspot.co.id/2012/01/aliran-fluida-dalam-pipa.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoullihttps://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    4/38

    4

    1.2. Maksu an Tu!uan

    Sebagai seorang sarjana teknik melakukan praktikum adalah suatu hal yang

    harus dilaksanakan# karena di dunia industri sarjana teknik harus bisa melakukan berbagai hal Salah satunya adalah menggunakan alat aliran !luida dalam pipa yang

    nantinya harus bisa menghitung apa saja yang terjadi di aliran pipa tersebut

    Tujuan dilaksanakan praktikum ini adalah:

    , Menambah pengetahuan dan keterampilan dalam mengoprasikannya

    * Mendapatkan pengalaman praktikum

    3 Mengetahui "ara menentukan gesekan dalam pipa

    > Melatih diri melakukan pengamatan# memilih alat yang digunakan dan

    menggunakan alat tersebut

    1.". S#ste$at#ka Penul#san

    Sistematika penulisan laporan ini adalah:

    5A5 4 Pendahuluan

    5ab ini terdiri dari latar belakang dan tujuan dari praktikum aliran !luida dalam

     pipa

    5A5 44 Teori asar  

    5ab ini berisi teori dasar mengenai !luida dalam pipa

    5A5 444 'urnal Praktikum

    5ab ini merupakan "atatan praktikum yang ditulis selesai praktik

    5A5 49 Pembahasan Soal

    5ab ini membahas ja$aban dari soal yang telah ditentukan

    5A5 9 Penutup

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    5/38

    5

    5ab ini merupakan kesimpulan dan saran yang diambil setelah melaksanakan

     praktikum tersebut

    BAB II

    TE%RI DASAR 

    2.1. Ma&a$'$a&a$ Al#ran Flu#a ala$ P#(a

    Aliran !luida terdiri dari tiga tipe yaitu:

    , Aliran Laminar 

    Aliran laminar adalah !luida yang ditunjukan dengan gerak partikel7

     partikel !luidanya sejajar dan garis7garis arusnya halus alam aliran laminar#

     partikel7partikel !luida seolah7olah bergerak sepanjang lintasan7lintasan yang

    halus dan lan"er# dengan satu lapisan melun"ur se"ara mulus pada lapisan yang

     bersebelahan Si!at kekentalan @at "air berperan penting dalam pembentukan

    aliran laminar Aliran laminar bersi!at Steady  maksudnya alirannya tetap

    “Tetap” menunjukan bah$a diseluruh aliran air debit alirannya tetap atau

    ke"epatan aliran tidak berubah menurut $aktu

    Aliran !luida pada pipa# dia$ali dengan aliran laminar kemudian pada

    !ase berikutnya aliran berubah menjadi aliran turbelun Fase antara laminar 

    menjadi turbelun disebut aliran transisi Aliran laminar mengikuti hukum

     0e$ton tentang =iskositas yang menghubungkan tegangan geser dengan laju

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    6/38

    6

     perubahan bentuk sudut Tetapi pada =iskositas yang rendah dan ke"epatan yang

    tinggi aliran laminar tidak stabil dan berubah menjadi aliran turbelun

    5isa diambil kesimpulan mengenai "iri7"iri aliran laminar yaitu: !luida

     bergerak mengikuti garis lurus# ke"epatan !luidanya rendah# =iskositasnya

    tinggi dan lintasan gerak !luida teratur antara satu dengan yang lain

    Ga$)ar 2.1. Aliran laminar 

    Sumber: https:;;magle=$orld$ordpress"om;*+,*;+-;+8;aliran7laminar7dan7turbulen"e;B

    * Aliran Turbulen

    .e"epatan aliran yang relati! besar akan menghasilkan aliran yang tidak 

    laminar melainkan komplek# lintasan gerak partikel saling tidak teratur antara

    satu dengan yang lain Sehingga didapatkan "iri dari aliran turbelun: tidak 

    adanya keteraturan dalam lintasan !luidanya# aliran banyak ber"ampur#

    ke"epatan !luida tinggi# panjang skala aliran besar dan =iskositasnya rendah

    .arakteristik aliran turbelun ditunjukkan oleh terbentuknya pusaran7pusaran

    dalam aliran# yang menghasilkan per"ampuran terus menerus antara partikel7 partikel "airan di seluruh penampang aliran

    Ga$)ar 2.2. Aliran turbulen

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    7/38

    7

    Sumber: https:;;magle=$orld$ordpress"om;*+,*;+-;+8;aliran7laminar7dan7turbulen"e;B

    %ntuk membedakan aliran apakah turbelun atau laminar# terdapat suatu angka

    tidak bersatuan yang disebut angka 2eynold  Reynolds Number B Angka ini

    dihitung dengan persamaan reaksi tersebut

    2e C > = 2B; ϑ *,B

    imana:

    2e C angka 2eynold tanpa satuanB

    9 C .e"epatan rata7rata !t;s atau m;sB

    2 C 'ari7jari hydraulik !t atau mB

    ϑ C =iskositas kinematis !t*;s atau m*;sB

    menurut hasil per"obaan oleh 2eynold# apabila angka 2eynold kurang dari

    *+++# aliran biasanya merupakan aliran laminar Apabila angka 2eynold lebih

     besar dari pada >+++# aliran biasanya merupakan aliran turbelun Sedangkan

    antara *+++ sampai >+++ adalah aliran dapat laminar atau turbelun tergantung

     pada !aktor7!aktor lain yang mempengaruhi

    3 Aliran Transisi

    Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar menjadi aliran

    turbelun Aliran berdasarkan bisa tidaknya dikompres:

    • Compressible flow# dimana aliran ini merupakan aliran yang mampu

    mampat

    •  Incompressible flow# aliran tidak mampu mampat

    /mpat !aktor penting dalam pengukuran aliran !luida dalam pipa adalah:

    • .e"epatan !luida

    https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/https://maglevworld.wordpress.com/2012/05/09/aliran-laminar-dan-turbulence/

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    8/38

    8

    • Friksi;gesekan !luida dengan pipa

    • 9iskositas;kekentalan !luida

    • entsitas;kerapatan !luida

    Ga$)ar 2.". Aliran transisi

    Sumber: https:;;indrasakti**$ordpress"om;*+,*;+-;,?;diskusi7kelompok7boundary7layerlapisan7batas;B

    Ga$)ar 2.*. Perubahan aliran laminar menjadi aliran turbelun

    Sumber: https:;;!arullahhasby$ordpress"om;"ategory;kno$ledges;B

    2.2. Persa$aan +ang D#gunakan ala$ Al#ran

    2.2.1. Persa$aan Bern,ull#

    Persamaan 5ernoulli merupakan persamaan dasar dari dinamika !luida# dimana

     berhubungan dengan tekanan pB# ke"epatan aliran =B# dan ketinggian hB# dari suatu

     pipa yang !luidanya bersi!at tidak kompresibel dan tidak kental# yang mengalir dengan

    aliran yang tidak turbelun

    Huku$ Bern,ull#

    Fluida mengalir pada pipa dari ujung , ke ujung *

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    9/38

    9

    .e"epatan pada ujung , C =,# ujung * C =*

    %jung , berada pada ketinggian h,# ujung * pada ketinggian h*

    Tekanan pada ujung , C p,# ujung * C p*

    Ga$)ar 2.-. Penerapan 6ukum 5ernoulli

    Sumber: http:;;paari!"om;hukum7bernoulli;B

    6ukum 5ernoulli untuk !luida yang mengalir pada suatu tempat maka jumlah

    usaha energi kinetik# energi potensial !luida persatuan =olume !luida tersebut

    mempunyai nilai yang tetap pada setiap titik 'adi jumlah dari tekanan# energi kinetik 

     persatuan =olume# dan energi potensial persatuan =olume mempunyai nilai yang sama

     pada setiap titik sepanjang suatu garis arus

    alam bentuknya yang sudah disederhanakan# se"ara umum terdapat dua

     bentuk persamaan 5ernoulli# yang pertama berlaku untuk aliran tak7termampatkan

     Incompressible flowB# dan yang lain adalah untuk !luida termampatkan Compressible

     flowB

    , Aliran Tak7termampatkan

    Aliran tak7termampatkan adalah aliran !luida yang di"irikan dengan tidak 

     berubahnya besaran kerapatan massa densitasB dari !luida di sepanjang aliran

    tersebut Dontoh !luida tak7termampatkan adalah air# berbagai jenis minyak#

    emulsi# dll 5entuk persamaan 5ernoulli untuk aliran tak7termampatkan adalah

    sebagai berikut:

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    10/38

    10

    **B

    di mana:

    v  C .e"epatan !luida

     g  C Per"epatan gra=itasi bumi

    h  C .etinggian relati! terhadap suatu re!erensi

     p  C Tekanan !luida

      C ensitas !luida

    Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak7termampatkan dengan asumsi7asumsisebagai berikut:

    • Aliran bersi!at tunak  steady stateB

    • Tidak terdapat gesekan inviscid B

    alam bentuk lain# Persamaan 5ernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:

    *3B

    * Aliran Termampatkan

    Aliran termampatkan adalah aliran !luida yang di"irikan dengan berubahnya

     besaran kerapatan massa densitasB dari !luida disepanjang aliran tersebut Dontoh

    !luida termampatkan adalah udara# gas alam# dll Persamaan 5ernoulli untuk aliran

    termampatkan adalah sebagai berikut:

    *>B

    di mana:

     C energi potensial gra=itasi per satuan massaE jika gra=itasi konstan

    maka

     C entalpi !luida per satuan massa

    Datatan: # *-B

    https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Percepatan_Gravitasi_Bumi&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Tekananhttps://id.wikipedia.org/wiki/Densitashttps://id.wikipedia.org/wiki/Entalpihttps://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Percepatan_Gravitasi_Bumi&action=edit&redlink=1https://id.wikipedia.org/wiki/Tekananhttps://id.wikipedia.org/wiki/Densitashttps://id.wikipedia.org/wiki/Entalpi

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    11/38

    11

    di mana adalah energi termodinamika per satuan massa# juga disebut sebagai

    energi internal spesi!ik

    2.2.2. Persa$aan K,nt#nu#tas

    Persamaan kontinuitas berlaku untuk:

    • %ntuk semua !luida gas atau "airanB

    • %ntuk semua jenis aliran laminer atau turbulenB

    • %ntuk semua keadaan  steady dan unsteadyB

    • engan atau tanpa adanya reaksi kimia di dalam aliran tersebut .

    Perhatikan tabung alir A7D di ba$ah ini A, adalah penampang lintang tabung

    alir di A A* C penampang lintang di D 9, C ke"epatan alir !luida di A# 9* C

    ke"epatan alir !luida di D

    Ga$)ar 2.. Penerapan 6ukum .ontinuitas

    Sumber: http:;;"pengertianblogspot"oid;*+,3;+,;persamaan7kontinuitas7pengertian7rumushtmlB

    Partikel7partikel yang semula di A# dalam $aktu t detik berpindah di 5#demikian pula partikel yang semula di D berpindah di Apabila t sangat ke"il#

    maka jarak A75 sangat ke"il# sehingga luas penampang di A dan 5 boleh dianggap

    sama# yaitu A, emikian pula jarak D7 sangat ke"il# sehingga luas penampang di D

    dan di dapat dianggap sama# yaitu A*

    5anyaknya !luida yang masuk ke tabung alir dalam $aktu t detik adalah G

    A, 9, t dan dalam $aktu yang sama sejumlah !luida meninggalkan tabung alir 

    sebanyak G A* 9* t 'umlah ini tentulah sama dengan jumlah !luida yang masuk 

    ke tabung alir sehingga:

    https://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.htmlhttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.htmlhttps://id.wikipedia.org/wiki/Termodinamikahttp://cpengertian.blogspot.co.id/2013/01/persamaan-kontinuitas-pengertian-rumus.html

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    12/38

    12

    G A, 9, t C G A* 9* t *(B

     jadi:

    A, 9, C A* 9* *HB

    Persamaan ini disebut Persamaan .ontinuitas.

    A # 9 yang merupakan debit !luida sepanjang tabung alir selalu konstan tetap

    sama nilainyaB# $alaupun A dan 9 masing7masing berbeda dari tempat yang satu ke

    tempat yang lain Maka dapat disimpulkan:

    I C A, 9, C A* 9* C .)0STA0 *?B

     

    2.". Kelakuan Al#ran Flu#a ala$ P#(a

    Aliran !luida multi!asa dalam pipa merupakan aliran serentak gas bebas dan

    "airan dalam pipa# yang keduanya dapat ber"ampur se"ara homogen# atau "airan berupa

    “ slug ” yang didorong oleh kolom gas ataupun dalam bentuk pola aliran yang lain

    Dairan dapat merupakan "ampuran antara minyak dan air atau berupa minyak saja atau

    air saja

      alam sistem sumur produksi# !luida multi!asa dari reser=oir masuk ke lubang

     bor kemudian mengalir ke kepala sumur melalui tubing Sesuai dengan kondisi lubang

     bor# aliran !luida reser=oir dalam tubing dapat berupa aliran =ertikal Agar diperoleh

    laju aliran yang optimum maka diperlukan peren"anaan tubing yang tepat

    %ntuk meren"anakan ukuran tubing yang akan digunakan# harus dipelajari

    mengenai kelakuan !luida didalam di dalam pipa =ertikal atau tubing dengan studi

    vertical lift performance

      Vertical lift performance  pada dasarnya bertujuan untuk memperkirakan

    kehilangan tekanan selama terjadi aliran yang melalui pipa vertical   atau tubing di

    dalam sumur ada beberapa metoda yang digunakan untuk memperkirakan distribusi

    tekanan sepanjang aliran dalam tubing

    Perhitungan gradien tekanan untuk aliran !luida dua !asa memerlukan harga J 

    harga kondisi aliran seperti ke"epatan aliran dan si!at J si!at !isik !luida berat jenis#

    =iskositas# dan dalam beberapa hal# tegangan permukaanB Apabila harga J harga

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    13/38

    13

    tersebut telah dapat ditentukan untuk masing J masing !asa yang mengalir# maka perlu

    dilakukan penggabungan J penggabungan

      Si!at J si!at dalam aliran dua !asa yang digunakan dalam perhitungan gradien

    tekanan aliran dua !asa akan sedikit dibi"arakan disini Si!at J si!at tersebut meliputi

     Liquid Hold up No Slip Liquid Hold !p# 5erat jenis# .e"epatan aliran# 9iskositas#

    Tegangan Permukaan

    2.".1. Liquid Hold-Up an No-slip Liquid Hold Up

     Liquid Hold up dide!inisikan sebagai perbandingan antara bagian =olume pipa yang

    diisi oleh "airan dengan =olume keseluruhan dari pipa

     pipavolume

     pipadalamcairanvolume

     H  L

    = *8B

     Liquid Hold !p merupakan !raksi yang berharga dari nol untuk aliran yang

    hanya terdiri dari gasB sampai berharga satu untuk aliran yang hanya terdiri dari

    "airanB 5agian pipa yang tidak terisi oleh "airan# berarti berisi gas Maka

    dide!inisikan 1as  Hold !p# yaitu perbandingan antara =olume pipa yang berisi gas

    dengan =olume pipa keseluruhan engan demikian:

    6gC , J 6L *,+B

    imana:

    6LC Liquid Hold !p

    6g C "as Hold !p

     No#slip Liquid Hold !p  atau disebut juga dengan input liquid content #

    dide!inisikan sebagai perbandingan antara =olume "airan yang mengisi pipa dengan

    =olume pipa keseluruhan# apabila gas dan "airan bergerak dengan ke"epatan yang

    sama untuk liquid hold up ke"epatan gas dan "airan berbedaB 6arga no#slip liquid 

    hold up K LB ini# dapat dihitung langsung dari harga laju aliran gas dan "airan# yaitu:

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    14/38

    14

     g  L

     L L

    qq

    q

    +=λ 

    *,,B

    imana L  dan g masing J masing adalah laju aliran "airan dan gas yang

    diamati Sedangkan no  slip gas hold up adalah:

    K g C , 7 K L *,*B

    5erdasarkan kedua parameter diatas# maka dapat dilakukan penggabungan si!at

     J si!at daripada !asa yang mengalir bersama J sama dalam pipa

    2.".2. Berat /en#s

    5erat jenis total antara "airan dan gas yang mengalir bersama J sama dalam

     pipa dapat ditentukan dengan tiga "ara# yaitu:

    •  slip density GsB

    • no#slip density GnB

    • $ineti$ density Gk B

    Masing J masing density tersebut dapat di"ari dengan persamaan:

     g  g  L L s   H  H    ⋅+⋅=   ρ  ρ  ρ  *,3B

     g  g  L Ln   λ  ρ λ  ρ  ρ    ⋅+⋅= *,>B

    ( (   g  g  g  L L L$    H  H  ;;**

    λ  ρ λ  ρ  ρ    ⋅+⋅=*,-B

    alam hal "airan yang mengalir terdiri dari minyak dan air# maka density

    "airan merupakan penggabungan antara density minyak dan densitas air# yaitu:

    wwoo L   f   f     ⋅+⋅=   ρ  ρ  ρ  *,(B

    dimana:

    wwoo

    oo

    wo

    oo

     %q %q

     %q

    qq

    q f  

    ⋅′+⋅′⋅′

    =+

    =

    *,HB

    ( ) %o %w&'R f  o +=,

    ,

    *,?B

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    15/38

    15

    ow  f  f    −= , *,8B

    2.".". Ke&e(atan Al#ran

    5anyak perhitungan gradien tekanan aliran !luida dua !asa didasarkan pada

    variable  ke"epatan yang disebut dengan  superficial velocity# yang dide!inisikan

    sebagai ke"epatan satu !asa# jika mengalir mele$ati seluruh penampang pipa

    Superficial  gas velocity dihitung dengan persamaan berikut:

     (

    qv

      g 

     sg  =**+B

     g 

     g 

     g  H  (

    qv

    ⋅=

    **,B

    dimana A adalah luas penampang pipa

    Sedangkan untuk superficial liquid velocity =sLB# dihitung dari:

     (

    qv   L sL  = ***B

    dan ke"epatan liquid  sebenarnya =LB# adalah:

     L

     L L

     H  (

    qv

    ⋅=

    **3B

    untuk aliran dua !asa# ke"epatan "ampuran:

     sg  sLm   vvv   += **>B

    Apabila terjadi perbedaan ke"epatan gas sebenarnya dengan ke"epatan "airan

    sebenarnya# maka:

     L

     sL

     g 

     sg 

     L g  s H 

    v

     H 

    vvvv   −=−=

    **-B

    engan menggunakan persamaan diatas# maka bentuk lain dari pada

     persamaan no#slip hold up adalah:

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    16/38

    16

    m

     sL L

    v

    v=λ 

    **(B

    2.".*. 0#sk,s#tas

      9iskositas sangat berpengaruh terhadap perhitungan gradien tekanan aliran#

    terutama untuk menentukan bilangan 2eynold ataupun untuk menentukan gradien

    tekanan dari komponen gesekan 9iskositas "ampuran air dengan minyak# ditentukan

    dengan:

    wwoo L   f   f     ⋅+⋅=   µ  µ  µ    **HB

      Sedangkan =iskositas dua !asa "airan dan gasB# ditentukan sesuai dengan adanya

    slip atau tidak# yaitu:

     g  g  L Ln  λ  µ λ  µ  µ    ⋅+⋅=   **?B

    dimana:

    n C no ) slip viscosity

    s C slip viscosity

     g  g  L L s   H  H    ⋅+⋅=   µ  µ  µ   **8B

    2.".-. Tegangan Per$ukaan

    .adang J kadang tegangan permukaan diperlukan pula untuk menentukan

    gradien tekanan aliran Apabila !asa "air terdiri dari !asa air dan minyak# maka

    tegangan permukaan "airan NLB# ditentukan dari:

    wwo L   f   f     ⋅+⋅=   τ τ τ  +   *3+B

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    17/38

    17

    dimana:

    No C tegangan permukaan minyak 

    N$ C tegangan permukaan air 

    ! o C !raksi aliran minyak 

    ! $ C !raksi aliran air 

    A. Per#tungan Ke#langan Tekanan Al#ran Paa P#(a H,r#s,ntal

    5eberapa metode korelasi dalam memperkirakan besarnya kehilangan tekanan

     pada aliran multi!asa dalam pipa horisontal# adalah: Lo"khart dan Martinelli# 5aker#

    Andre$# ukler# /aton# 5egg and 5rill# Panhandle# 1ilbert serta 5ro$n Tetapi yang

     paling baik dari sekian banyak korelasi tadi ada tiga# yaitu:

    , .orelasi ukler 

    * .orelasi /aton

    3 .orelasi 5eggs and 5rill

    .etiga korelasi tersebut dapat memberikan korelasi yang baik untuk perkiraan

     penurunan tekanan# dikarenakan korelasi tersebut mempunyai range pemakaian yang

    luas# artinya tidak dibatasi dengan parameter diameter pipa# 1)2 "as 'il RatioB#

    =iskositas "airan# dan sebagainya

    1 K,relas# Dukler

    Studi yang dilakukan oleh ukler terdiri dari dua bagian# yaitu:

    , engan anggapan tidak terjadi slip antara !asa dan dianggap

    homogen

    * engan menganggap terjadi slip# tetapi perbandingan antara

    ke"epatan masing7masing !asa terhadap ke"epatan rata7rata adalah konstan

    K,relas# Dukler I

    ukler mengumpulkan data pengukuran kehilangan tekanan aliran dalam pipa

    hori@ontal# baik yang bersumber dari pengukuran di laboratorium model berskala

    ke"ilB maupun yang diperoleh dari pengukuran di lapangan ukler menyatakan

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    18/38

    18

    terdapat empat gaya yang bekerja terhadap !luida selama !luida tersebut mengalir 

    dalam pipa# yaitu:

    , 1aya tekan

    * 1aya viscous share

    3 1aya yang disebabkan gra=itasi

    > 1aya yang disebabkan oleh inersia atau per"epatan !luida

    %ntuk aliran horisontal# gaya yang disebabkan gra=itasi tidak bekerja# dengan

    demikian tinggal tiga gaya yang bekerja mempengaruhi tekanan

    ukler 4 dikembangkan berdasarkan anggapan bah$a alirannya merupakan

    aliran homogen dan tidak terjadi “slip” antar !asa  Hold#up cairan tanpa slip *+  L ,#

    dide!inisikan sebagai perbandingan antara laju aliran "airan =olumetrik atau sebagai

     perbandingan antara ke"epatan "airan  superficial  dengan ke"epatan superficial total 

    .orelasi ini merupakan korelasi yang sederhana# dimana tidak diperlukan peta pola

    aliran# seperti perhitungan tekanan untuk !luida satu !asa

     Hold#up "airan tanpa slip OLB dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

     g  L

     L L

    qq

    q+ 

    +

    =*3,B

    Faktor gesekan dua !asa FTPB dihitung dengan persamaan :

    ( ) 3*+,*-+

    ++,>+re

    tp N 

     -    +=*3*B

    dimana:

    ( )   tp. 

    re d &  N  µ π 

    >

    ,>??=

    *33B

    WT  C laju total  massa aliran gas dan "airanB# lbm;se"

    C L GL  g Gg *3>B

    TP  C =iskositas dua !asa# "p

    C L OL  g,7OLB *3-B

    d C diameter dalam pipa# !t

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    19/38

    19

    .ehilangan tekanan dalam aliran pipa horisontal sebagai akibat gesekan dihitung

    dengan persamaan:

    d  g 

     /  f  

    dL

    d0 

    tpc

    tptp

     f    ρ 

    *BA*=

    *3(B

    dimana :

    MT  C ke"epatan massa total# lbm;det7!t*

    C WT;AP *3HB

    GTP C densitas dua !asa

    C GL OL Gg,7OLB *3?B

    Pengaruh per"epatan dihitung dengan persamaan berikut :

     g c

     g . 

     0  0 d  g 

     0 & & a

     ρ π  *,>*

    ,(=

    *38B

    .ehilangan tekanan total sebagai akibat pengaruh gesekan dan per"epatanB adalah

    sebagai berikut:

    ( )

    a

    dLd0 

    dL

    d0    f  

    .    −= 

      

      

    ,

    ;

    *>+B

    K,relas# Dukler II

    .orelasi ukler 44 ini disebut juga korelasi slip konstan# merupakan korelasi yang

     paling banyak digunakan pada saat ini .orelasi ini merupakan perhitungan hold#up

    "airan# 6L

    .orelasi 6L  sebagai !ungsi dari OL dan bilangan 2eynold kinetik 02ek B dinyatakan

    dalam bentuk gra!is seperti ditunjukkan pada 1ambar *H

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    20/38

    20

    Ga$)ar 2.3. .orelasi ukler untuk Hold#up Dairan

    Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB

    6arga 02ek  dihitung dengan persamaan sebagai berikut :

    m

    m$ re1 

    d v N 

     µ 

     ρ ,>??=

    *>,B

    dimana :

    ( (   g  g  g  L L L$    H +  H +  ;BA;BA**  ρ  ρ  ρ    +=

    *>*B

     sg  sl m   vvv   += *>3B

     g  g  L Lm   + +    µ  µ  µ    += *>>B

    5esarnya friction dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

    ( ) 3*+-+++-(+   −+=   re$ n   N  f   *>-B

    Sementara besarnya kehilangan tekanan akibat gesekan dapat dihitung dengan

     persamaan berikut :

    ( )

    d  g 

    v f  

    dL

    d0 

    c

    m$ 

     f   ,*

    **

     ρ = 

     

     

     

     

    *>(B

    dimana :

    https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    21/38

    21

    ! C !a"tor gesekan yang dihitung berdasarkan korelasi yang dikembangkan dari

    normalisasi !aktor gesekan !;! nB# dimana normalisasi !aktor gesekan sebagai !ungsi

    dari OL

    Ga$)ar 2.4. .orelasi ukler untuk Faktor 1esekan

    Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB

    Se"ara gra!is# harga !aktor gesekan dapat ditentukan sebagai berikut :

    , 6itung OL

    * 6itung ! n 

    3 engan menggunakan gra!ik# tentukan !;! n

    > 6itung harga !# yaitu:

    BA nn  f   2 f   f  

     f        

      

    = *>HB

    .ehilangan tekanan total# dihitung dengan persamaan berikut:

    ( )

    a

    dLd0 

    dL

    d0    f  

    .    −= 

      

      

    ,

    ;

    *>?B

    *

    **

    ,

    ** BABABABA,

    +−

    +=

     L

     sL L

     g 

     sg  g 

     L

     sL L

     g 

     sg  g 

    c   H 

    v

     H 

    v

     H 

    v

     H 

    v

    d0  g a

      ρ  ρ  ρ  ρ 

    *>8B

    https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    22/38

    22

    2 K,relas# Eat,n

    /aton melakukan pengukuran kehilangan tekanan dalam pipa horisontal# untuk 

     pipa berdiameter * dan > in"h# sepanjang ,H++ !t# instalasi per"obaan mendekati

    kondisi lapangan Selang data per"obaan adalah sebagai berikut:

    , Laju alir gas# MMSDF; : + J ,+* Laju alir "airan# bbl;d : -+ J --++

    3 9iskositas "airan# "p : , J ,3#-

    > Tekanan sistem rata7rata# psi : H+ J 8-+

    - iameter pipa# in : * dan >

    (  Hold#up "airan : + J ,

    /aton membuat persamaan keseimbangan energi dalam bentuk differensial 

     berdasarkan pada !luida yang mengalir , lb dengan menganggap aliran horisontal dan

    tidak dilakukan kerja terhadap !luida yang mengalir Persamaan tersebut adalah

    sebagai berikut:

     

    +,>>   =++   dwf   g 

     g 

     g 

    VdvVdv

    cc *-+B

    dimana:

    9 C .e"epatan aliran# !t;se"

    g C Per"epatan gra=itasi# !t;se"*

    g" C .onstanta gra=itasi# !t lbm;lb! 

    P C Tekanan# psi

    d$! C 1radien tekanan akibat gesekan# psi;!t

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    23/38

    23

    Apabila gas dan "airan mengalir melalui pipa horisontal# maka persamaan

    serupa dapat dipergunakan untuk masing7masing !asa Metode /aton ini lebih

    sederhana# dimana pengaruh energi kinetik dapat diabaikan

    Persamaan kehilangan tekanan pada pipa horisontal dari /aton# adalah sebagai

     berikut:

    +**

    ,>>***

    =∆

    +

      ∆+∆+∆

    +−   L

    d  g 

    V  f& 

     g 

    V & V &  0 

    & & 

    c

    m. 

    c

     g  g  L L

     g 

     g 

     L

     L

     ρ  ρ *-,B

    dimana:

    WL C Laju massa "airan# lb;se"

    Wg C Laju massa gas# lb;se"

    WT C Total laju massa aliran# lb;se"

    GL C ensitas rata7rata "airan# lb;"u!t

    9L C .e"epatan aliran "airan# psi;!t

    P C 1radien tekanan# psi;!t

    L C Panjang flow line# !t

    g" C .onstanta gra=itasi

    d C iameter pipa# in"h

    9m C .e"epatan rata7rata aliran dua !asa# !t;se"

    C L  gB;A

    A C Luas penampang pipa# s7!t

    %ntuk menyelesaikan persamaan diperlukan data liquid hold#up# maka /aton

    menggunakan analisa dimensi untuk mendapatkan parameter yang dipergunakan

    sebagai variable  bebas dalam korelasi liquid hold#up Parameter7parameter tersebut

    adalah :

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    24/38

    24

    *-+B;A83?,   τ  ρ  LSL LV    V  N    = *-*B

     

    *-+B;A83?,   τ  ρ  L sg  gV    V  N    =*-3B

     

    *-+

    B;A?H*,*+   τ  ρ  Ld    d  N    =  *->B

     H,>;;   0  0  0  a  = *--B

     

    *-+3B;A,-H*(+

      −=   τ  ρ  µ   L L L N *-(B

    .emudian bentuk !ungsi korelasi untuk liquid hold#up tersebut adalah :

    ,+++-+

    ++*H*+

    -H-+

       

      

        

      

     =

     L%

     L

    ad  gv

     LV  L

     N 

     N 

     0 

     0 

     N  N 

     N  H 

    *-HB

    dimana :

     0L5 C harga dasar dari viscositas  number  untuk air yang dihitung pada (+oF dan

    ,>#H psi

    C konstanta +#++**(B

    9sL C Superficial liquid velocity# !t;se"

    9sg C Superficial gas velocity# !t;se"

    GL C densitas "airan# lbm;"u!t

    d C diameter pipa

    Q C tegangan permukaan# dynes;"m

    L C =iskositas "airan# "p

    6arga7harga batas dari korelasi /aton adalah:

    , +#+(8HR0L=R,3#*>(

    * ,#--+(R0g=R,>+#-3H

    3 -#+RP;PaR(-#+

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    25/38

    25

    > *+#338-R0dR38#(*

    .orelasi liquid hold#up dari /aton dapat dilihat pada gambar berikut:

    Ga$)ar 2.5. .orelasi /aton untuk Liquid Hold#up Dairan

    Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7PipaB

    .ehilangan tekanan akibat gesekan# ditentukan dengan menggunakan

     persamaan berikut :

    mc

    m

    c

    mm

     f     d( g &  f  

    d  g V  f  

    dl dp

     ρ  ρ 

    *

    **

    *BA

    *BA == 

      

      

    *-?B

    Faktor gesekan !# ditentukan berdasarkan korelasi antara dua kelompok tidak 

     berdimensi# yaitu :

    *-*

    ,++ +-H+

    vs

    &  f  

     g 

    m

     g 

    m

     L

     µ 

       

      

     

      

     

     

     

     

    *-8B

    https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    26/38

    26

    Satuan yang dapat digunakan dalam hubungan diatas# adalah lbm# !t dan detik hal ini

     berlaku juga untuk g# dengan satuan lbm;!t7se" kon=ersi dari "p ke lbm;!t7se" adalah

    (#H*,+7>B

    .orelasi /aton untuk !aktor gesekan ditunjukkan oleh gra!ik berikut :

    Ga$)ar 2.16. .orelasi /aton untuk Faktor 1esekan

    Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7Pipa B

    Perlu diperhatikan dalam pemakaian gra!ik tersebut# bah$a pada harga

    kelompok variable  tak berdimensi yang lebih besar dari -,+># pemba"aan harga

    !aktor gesekan untuk pipa *” dan >” menggunakan kur=a yang berbeda Selain itu#

    untuk pipa >” dan ,H”# masing7masing untuk harga kelompok variabl e tak berdimensi

    sebesar 8,+- dan >,+-# kur=a merupakan hasil ekstrapolasi# dengan demikian perlu

    diperhatikan dalam pemakaiannya

    .orelasi /aton tidak dapat digunakan apabila aliran berubah menjadi ber!asa

    satu %ntuk aliran dengan 1)2 rendah# terjadi beberapa penyimpangan dari korelasi

    di atas 6al ini disebabkan ke"ilnya harga absis pada korelasi energi loss diatas# yang

    mengakibatkan !aktor gesekan besar dan penurunan tekanan juga besar

    Perhitungan penurunan tekanan dengan metode /aton peme"ahannya bukan

    se"ara trial 3 error # tetapi memerlukan penganggapan tekanan pada titik sesuai

    https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    27/38

    27

    dengan panjang pipa Prosedur yang biasa adalah dengan menganggap pengurangan

    tekanan yang relati! ke"il dan dihitung panjang pipa yang sesuai dengan pengurangan

    tekanan tersebut

    " K,relas# Beggs an Br#ll

    5eggs and 5rill mengembangkan metode perhitungan kehilangan tekanan

    aliran !luida dua !asa dalam pipa# berdasarkan pengukuran di laboratorium

    Pengukuran kehilangan tekanan dilakukan di dalam pipa acrylic yang dapat diubah7

    ubah sudut kemiringannya

    /mpat pola aliran dalam perhitungan ini yaitu : Pola aliran segregated # Pola

    aliran transisi# Pola aliran intermittent  dan Pola aliran distributed 

    Parameter7parameter yang diperlukan untuk menentukan pola aliran adalah

    sebagai berikut :

     0F2  C =mB*;gdB

    OL C =sL;=m

    L, C 3,(OLB+#3+*

    L* C +#+++8*-*OLB7*#>(?>

    L3 C +#,OLB7,#>-,(

    L> C +#-OLB7(#H3?

    5atasan pola aliran adalah sebagai berikut :

    , Pola aliran segregated 

    OLR+#+, dan 0F2 RL, atau OL+#+, dan 0F2 RL*

    * Pola aliran transisi

    OL+#+, dan L*R0F2 RL3

    3 Pola aliran intermitent  

    +#+,ROLR+#> dan L3R0F2 RL,

    > Pola aliran distributed 

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    28/38

    28

    OLR+#> dan 0F2 L,

    Ga$)ar 2.11. Pola Aliran .orelasi 5eggs and 5rill

    Sumber: https:;;$$$s"ribd"om;do";,+*>>?>8H;asar7asar7Aliran7Fluida7alam7Pipa B

    Apabila aliran mempunyai pola aliran transisi# maka liquid hold#up untuk pola

    aliran segregated  dan intermittent  menggunakan persamaan sebagai berikut:

    6LtransisiB C A6L segregated B 56Lintermitent B

    dimana:

    *3

    3

     L L

     N  L (   -R

    −−

    =(2.60)

     ( %   −= +,*(,B

    5entuk persamaan untuk menghitung liquid hold#up  pada setiap pola aliran

    adalah sama# yang berbeda hanyalah koe!isien dari persamaan tersebut

    %ntuk menghitung harga liquid hold#up  pada sudut kemiringan pipa tertentu

    digunakan rumus sebagai berikut:

    6LUB C 6L+BV *(*B

    dimana :

    6LUB C liquid hold#up pada sudut kemiringan pipa sebesar U

    https://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipahttps://www.scribd.com/doc/102448497/Dasar-Dasar-Aliran-Fluida-Dalam-Pipa

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    29/38

    29

    6L+B C liquid hold#up pada pipa horisontal# yang ditentukan dengan

      persamaan berikut :

     

    ( )  ( )

    ( ) c -R

    b

     L

     L  N 

    + a H 

      =α 

    *(3B

    dimana konstanta a# b dan " tergantung pada pola aliran

    V C !aktor koreksi terhadap pengaruh kemiringan pipa# yang

      ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

    V C , Dsin,#?UB J +#333 sin3,#?UBB *(>B

    dimana U sudut kemiringan pipa sebenarnya terhadap bidang

     horisontal

    %ntuk aliran =ertikal# dimana U C 8++# maka:

    V C , +#3 D *(-B

    D C konstanta persamaan yang ditentukan berdasarkan persamaan

     berikut:

    D C ,7OLB lndOLBe0F2 B

    ! 0F2 BgB *((B

    imana d#e#! dan g adalah koe!isien7koe!isien persamaan yang

     besarnya tergantung dari pola aliran yang terjadi

    5atasan untuk harga D adalah D+

    6arga liquid hold#up  pada sudut kemiringan pipa tertentu digunakan untuk 

    menghitung densitas "ampuran# yang diperlukan untuk menentukan gradien tekanan

    sebagai akibat perbedaan ele=asi

    5eggs and 5rill mende!inisikan !aktor gesekan dua !asa FtpB dengan

    menggunakan diagram Moody untuk  smooth pipe  dengan menggunakan persamaan

     berikut:

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    30/38

    30

    *3?*,-BlogA-**3>

    log*   −

       

      

     −

    =ren

    renn

     N 

     N  f  

    *(HB

    5ilangan 2eynold no#slip# dihitung dengan persamaan:

    n

    mm

    ren

    d V  N 

     µ 

     ρ ,>??=

    *(?B

     g  g  L Ln   + +    µ  µ  µ    += *(8B

    Sedangkan harga Ftp;!n dihitung dengan persamaan berikut:

    Ftp;! n C "s

    dimana:

    ( )>* BBAlnA+,?-3+BBAlnA?H*-+BlnA,?*3+-*3+

    ln

    + + + 

    + S 

    +−+−=

    (2.70)

    *BWAX   α  L

     L

     H 

    + +  =

    (2.71)

    %ntuk harga ,ROR,#* parameter S dihitung dengan persamaan:

    B*,**lnA   −=   + S *H*B

    1radien tekanan sebagai akibat gesekan dihitung dengan menggunakan persamaan

     berikut:

    ( ) d  g 

    V  f  

    d4 dpc

    mntp

     f   *

    BA

    ;

    * ρ 

    = *H3B

       g  g  L Ln  + +    ρ  ρ  ρ    +=

      *H>B

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    31/38

    31

    BAB III

    /URNAL PRAKTIKUM

    ".1. Maksu an Tu!uan

    , Agar mahasis$a dapat mengetahui semua hambatan ke"epatan air yang ada dalam

     pipa

    * Agar mahasis$abisa mengetahui ori!i"emeter dan =enturimeter

    3 Mahasis$a dapat menghitung nilai aktual dan membandingkan hitungan teori

    > Mahasis$a dapat mendesain pelumbing se"ara tepat

    ".2. Alat an Baan

    , , unit pompa air ,*- k$

    * , unit tangki air

    3 , unit meteran

    > , ls Valve kuning

    ".". Per&,)aan

    , Per"obaan pertama

    a Menentukan karakteristik ori!i"emeter

     b 4si tangki air sebanyak -+ sampai -- liter air

    " 5uka katup >># >- dan -+ .atup yang lain dibuka sehingga air melalui katup

    >8 dan -,

    d 6ubungkan pipa karet kemanometer ke katup >+ dan >, lalu buka katub

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    32/38

    32

    e Tutup katup -* dan buka katup >- se"ara perlahan mulai dari Y# Z# [# dan

     buka se"ara penuh Sebagai pengatur debit air yang keluar dari pipa >(

    ketangki air

    ! Tutup tangki >-

    g %kurlah dan amati debit air pada tangki penampang

    h Lakukan > kali pengambilan data

    * Per"obaan kedua

    a Menentukan karakteristik =enturimeter

     b Lakukan prosedur yang sama

    " 6ubungkan pipa karet dikatup 3? dan 38

    d Datat prasing per"obaan kedua

    Ta)el ".1. 6asil per"obaan ata dari Praktikum sebelumnyaB

    Per"obaan  In 'ut  ebit air 

    Pertama ori!i"eB 8H 8* ?>+ ml;,+s

    .edua =enturiB ,++ 83 ?(+ ml;,+s

    .etiga

    Pipa ,” ,*- 8-

    Pipa [” ,H( ,H3

    Pipa Z” ,H? ,H>

    3 Per"obaan .etiga diameter pipa ,”B

    a Melakukan sesuai dengan per"obaan pertama# katup >( ditutup dan katup -*

    dibuka

     b 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida

    " Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir melalui pipa ,

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    33/38

    33

    d Pasang sambungan selang pengatur tekanan !luida pada masing7masing keran

    in dan out 

    e %kur tekanan yang tertera pada alat ukur dan "atat hasilnya

    > Per"obaan .eempat diameter pipa [”B

    a Lakukan per"obaan sesuai dengan per"obaan sebelumnya# buka katup >( dan

    katup -*

     b Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir pada pipa diameter [” dan

    katup -*

    " 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida

    d Pasang selang pengukur tekanan !luida pada masing7masing keran

    e %kur tekanan yang tertera pada alat ukur dan "atat hasilnya

    - Per"obaan .elima diameter pipa Z”B

    a Lakukan per"obaan seperti sebelumya# katup >- ditutup dan katup -* dibuka

     b Tutup semua katup ke"uali katup yang mengalir pada pipa diameter Z” dan

    katup -*

    " 0yalakan pompa untuk mengalirkan !luida

    d Pasang selang pengukur tekanan pada !luida masing7masing keran in dan out 

    e %kur tekanannya dan "atat hasilnya

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    34/38

    34

    BAB I0

    PEMBAHASAN S%AL

    , Apa yang menyebabkan 0ressure pada aliran pipa 5rop \

     0ressure 5rop

    a Terjadi akibat aliran !luida mengalami gesekan dengan permukaan saluran

     b apat juga terjadi ketika aliran mele$ati sambungan pipa# belokan# katup# di!usor#

    dan sebagainya

    " 5esar pressure drop bergantung pada:

    • .e"epatan aliran

    • .ekasaran permukaan

    • Panjang pipa

    • iameter pipa

    * 'enis aliran !luida:

    a Steady atau tida steady

     b Lamiran atau turbulen

    " Satu# dua# atau tiga dimensi

    Steady jika ke"epatan aliran tidak merupakan !ungsi $aktu d=;dtC+B

    Aliran laminar atau turbulen tergantung dari bilangan 2eynolds

    Aliran satu dimensi terjadi jika arah dan besar ke"epatan di semua titik sama

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    35/38

    35

    Aliran dua dimensi terjadi jika !luida mengalir pada sebuah bidang sejajar suatu

     bidangB dan pola garis aliran sama untuk semua bidang

    1aris arus adalah kur=a imajinasi yang digambarkan mengikuti pergerakan !luida

    untuk menunjukan arah pergerakan aliran !luida tersebut

    9ektor ke"epatan pada setiap kur=a adalah tidak memiliki arah normal dan tidak akan

    ada aliran yang berpindah dari suatu garis arus ke garis arus lain

    3 Perbedaan dari orifice dengan venture adalah:

    'rifice 0late Sebuah plat lubangB adalah pelat tipis dengan lubang di tengah 6al

    ini biasanya ditempatkan dalam pipa aliran !luida di mana .etika "airan men"apai pelat

    orifice# dengan lubang di tengah# "airan dipaksa untuk berkumpul untuk pergi melalui

    lubang ke"il# titik kon=ergensi maksimum sebenarnya terjadi tak lama hilir orifice  !isik#

     pada titik ka=a disebut "ontra"ta Seperti tidak demikian# ke"epatan dan perubahan

    tekanan i luar "ontra"ta =ena# "airan mengembang dan ke"epatan dan tekanan

     perubahan sekali lagi engan mengukur perbedaan tekanan !luida antara bagian pipa

    normal dan di =ena "ontra"ta# tingkat aliran =olumetrik dan massa dapat diperoleh dari

     persamaan 5ernoulli

    9enturi dapat dipakai untuk mengukur laju aliran !luida# misalnya menghitung laju

    aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa 9enturimeter digunakan sebagai

     pengukur =olume !luida misalkan minyak yang mengalir tiap detik

    9enturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa =enturi Pipa =enturi

    merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan

    diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui

     permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan alam pipa

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

     bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya

    ]at "air dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui

     pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit# dengan demikian# maka akan terjadi

     perubahan ke"epatan

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    36/38

    36

    > Persamaan rumus hambatan dan ke"epatan air:

    Ru$us 7e8+

    Seperti yang telah diketahui# bah$a perhitungan untuk aliran melalui saluran terbuka

    hanya dapat dilakukan dengan menggunakan rumus7rumus empiris# karena adanya banyak 

    =ariabel yang berubah %ntuk itu berikut ini disampaikan rumus7rumus empiris yang

     banyak digunakan untuk meren"anakan suatu saluran terbuka

    Dhe@y berusaha men"ari hubungan bah$a @at "air yang melalui saluran terbuka akan

    menimbulkan tegangan geser tahananB pada dinding saluran# dan akan diimbangi oleh

    komponen gaya berat yang bekerja pada @at "air dalam arah aliran i dalam aliran

    seragam# komponen gaya berat dalam arah aliran adalah seimbang dengan tahanan geser#

    dimana tahanan geser ini tergantung pada ke"epatan aliran Setelah melalui beberapa

     penurunan rumus# akan didapatkan persamaan umum:

    9 C D   √  RI 

    >,B

    engan V adalah .e"epatan aliran m;detB# R adalah 'ari7jari 6ydraulik mB# 4 adalah

    .emiringan dasar saluran dan C adalah .oe!isien Dhe@y

    Ru$us Mann#ng

    2umus Manning yang banyak digunakan pada pengaliran di saluran terbuka# juga berlaku

    untuk pengaliran di pipa 2umus tersebut mempunyai bentuk:

    V =1

    n R

    2 /3 I 1 /2

    >*B

    engan n adalah koe!isien Manning dan R adalah jari7jari 6ydraulik# yaitu perbandingan

    antara luas tampang aliran ( dan keliling basah 0 

    2 C A;P >3B

    %ntuk pipa lingkaran# ( C ^*;> dan 0  C ^ 5# sehingga:

    2 Cπ D

    2/4

    πD

     C D

    4

     

    >>B

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    37/38

    37

    Atau

     5 6 7R

    %ntuk aliran di dalam pipa persamaan menjadi:

    9 C0,397

    n D

    2 /3 I 1 /2

    >-B

    - 6itung kehilangan tenaga karena gesekan di dalam pipa sepanjang ,-++ m dan diameter *+

    "m# apabila air mengalir dengan ke"epatan * m;s .oe!isien gesekan  f  C +#+*:

    Panjang pipa : L C ,-++ m

    iameter pipa : C *+ "m C +#* m

    .e"epatan aliran : V   C * m;d

    .oe!isien gesekan: f  C +#+*

    .ehilangan tenaga dihitung dengan rumus berikut:

    BAB 0

    KESIMPULAN

  • 8/18/2019 Laporan Aliran Dalam Fluida v2

    38/38

    38

    ari pembahasan diatas dapat disimpulkan bah$a:

    , Faktor yang berpengaruh terhadap !luida dalam pipa adalah perkiraan besarnya

    kehilangan tekanan yang terjadi selama !luida mengalir

    * Analisis yang dilakukan pada saluran terbuka lebih sulit dibandingkan analisis

    yang dilakukan ada aliran pipa

    3 Faktor yang menentukan dalam perhitungan kehilangan tekanan pada aliran !luida

    dalam pipa adalah !aktor gesekan antara !luida yang mengalir dengan dinding

     pipa Faktor gesekan dide!inisikan sebagai perbandingan antara  shear stress fluida

    dengan energi kinetik persatuan =olume

    > Fluida memiliki beberapa si!at:

    a Menyesuaikan dengan tempatnya

     b Mengarahkan tekanan kesegala arah

    - Sebuah rangkaian hidrolik terdiri dari tangki# pipa# saringan dan hambatan

    ( Terdiri dari dua jenis hambatan# yaitu aliran ori!i"e dan =enturi

    H Tekanan !luida dipengaruhi oleh aliran "epat dan luas permukaan