Berikut ini adalah hasil praktikum di laboratorium Fenomena Dasar Mesin dengan alat Fluid Circuit Friction Experimental Apparatus untuk menganalisa hubungan bilangan Reynold terhadap kerugian-kerugian yang ditimbulkan akibat aliran fluida di dalam pipa:

Laporan hasil dan pembahasan praktikum Fenomena Dasar Mesin dengan dosen pembimbing Ir. Abdul Hadi Djaelani tentang hubungan antara bilangan Reynold dengan kerugian gesek (λ) pada pipa lurus, kerugian head (ζ) pada belokan (bend) 90°, dan koefisien aliran venturi (Cv) pada suhu air 27° C:

1. Hubungan Antara Bilangan Reynold dan Kerugian Gesek (λ) pada Pipa Lurus

Analisa grafik:

Pada grafik hubungan antara bilangan reynold dan faktor gesekan terlihat bahwa bentuk grafik cenderung menurun seiring bertambah besarnya bilangan reynold. Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin besar bilangan reynold, maka faktor gesekan semakin kecil. Hal ini sesuai dengan rumus bilangan reynold:

Red = d.V/v

Dimana:

d  = diameter pipa (m)

V = kecepatan fluida (m/s)

v  = viskositas kinematik air (m2/s)

dan faktor gesekan:

λ =2.g.h.d/V^2.l

Dimana:

g = percepatan gravitasi (m/s2)

h = tekanan diferensial (mH2O)

d = diameter pipa (m)

V = kecepatan fluida (m/s)

Dari rumus tersebut, dengan mengasumsikan nilai dari d, v, g, h dan l konstan maka dapat disimpulkan bahwa besarnya Red dan  sangat tergantung pada V. Besarnya bilangan reynold sebanding dengan kecepatan aliran (V) sedangkan besarnta faktor gesekan berbanding terbalik dengan kecepatan aliran (V). Jadi, semakin besar bilangan reynold, maka kecepatan aliran yang ditimbulkan semakin besar yang menimbulkan bidang kontak antara fluida dan pipa semakin kecil sehingga mengakibatkan faktor gesekan juga semakin kecil.

Pada grafik di atas terlihat adanya penyimpangan. Pada bilangan reynold tertentu bentuk grafik terlihat semakin naik. Hal ini disebabkan karena adanya fluktuasi perbedaan tekanan pada manometer sehingga data yang diambil kurang tepat.

2. Hubungan Antara Bilangan Reynold dan Kerugian Head (ζ) pada Bend (90°)

Analisa grafik:

Pada grafik hubungan antara bilangan reynold dan kerugian head terlihat bahwa bentuk grafik cenderung menurun seiring bertambah besarnya bilangan reynold. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin besar bilangan reynold maka kerugian head semakin kecil. Hal ini sesuai dengan rumus bilangan reynold:

Red = d.V/v

Dimana:

d  = diameter pipa (m)

V = kecepatan fluida (m/s)

v  = viskositas kinematik air (m2/s)

dan kerugian head:

ζ = h/(V^2/2g)

Dimana:

h  =  tekanan diferensial (mH2O)

V =  kecepatan aliran fluida (m/s)

g = percepatan gravitasi (m/s2)

Dari kedua rumus di atas, dengan mengasumsikan nilai d, v, h, dan g konstan, maka dapat disimpulkan bahwa besarnya Red dan  tergantung pada V. Besarnya bilangan reynold sebanding dengan kecepatan aliran (V) sedangkan besarnya kerugian head berbanding terbalik dengan kecepatan aliran (V). Jadi semakin besar bilangan reynold, maka kecepatan aliran yang ditimbulkan semakin besar yang menyebabkan kerugian head semakin kecil. Hal ini didasari oleh terbentuknya daerah separasi (separated region) pada belokan pipa. Semakin tinggi kecepatan, tekanan pada daerah tekanan tinggi (high-pressure region) semakin besar dan tekanan pada daerah tekanan rendah (low-pressure region) semakin kecil sehingga menyebabkan daerah separasi semakin kecil dan kerugian headnya pun juga semakin kecil. Lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar di bawah:

Pada grafik di atas terlihat adanya sedikit penyimpangan. Pada bilangan reynold tertentu bentuk grafik terlihat semakin naik yang berarti kerugian head semakin besar. Hal ini disebabkan karena adanya fluktuasi perbedaan tekanan pada manometer sehingga data yang diambil kurang tepat.

3. Hubungan Antara Bilangan Reynold dengan Koefisien Aliran Pipa Venturi (Cv) pada 27° C

Analisa grafik:

Pada grafik hubungan antara bilangan reynold dan koefisien aliran terlihat bahwa bentuk grafik cenderung naik (konstan) seiring bertambah besarnya bilangan reynold. Dari grafik dapat dilihat bahwa semakin besar bilangan reynold, maka semakin besar pula koefisien alirannya. Secara matematis dapat dirumuskan, untuk bilangan reynold:

Red = d.V/v

Dimana:

d  = diameter pipa (m)

V = kecepatan fluida (m/s)

v  = viskositas kinematik air (m2/s)

dan koefisien aliran:

Cv = Q1/Qv

Dimana:

Qv  = π/4.dv2.(2.g.hv)*1/2

Q1  = laju aliran per detik (m3/s)

Qv  = laju aliran teoritispada venturi (m3/s)

dv   = diameter venturi (m)

g     = percepatan gravitasi (m/s2)

hv   = perbedaan tekanan pada venturi (mH2O)

yang menyatakan bahwa Red dan Cv sebanding dengan besarnya kecepatan aliran (V). Secara teoritis, pada aliran fluida di dalam pipa berlaku hukum kekekalan energi dan hukum kontinuitas. Hal ini berarti bahwa debitnya selalu konstan, tetapi pada kondisi aktualnya tidak demikian. Kejadian ini disebabkan karena koefisien aliran yang meliputi loses karena perubahan penampang dan ketidakseragaman aliran yang berpengaruh pada kecepatan fluida. Jika kita tinjau persamaan hukum kontinuitas dan hukum kekekalan energi,

Q1=Q2

A1.V1=A2.V2

V1 = A2.V2/A1

dengan:

Cv = (A1^2/(Ai^2.A2^2))^1/2

Q  =  π/4.dv^2.Cv.((2.g.hv)^1/2)

Qv = π/4.dv^2.((2.g.hv)^1/2)

maka:

Q  =  Cv. Qv

dari persamaan Cv, dapat disimpulkan bahwa nilai Cv dipengaruhi oleh perubahan luas penampang serta ketidakseragaman aliran fluida.

Untuk dasar teori, instalasi peralatan yang digunakan, pengolahan data hasil praktikum dan pembahasan selengkapnya ada di halaman My Archives. Untuk mendownload artikel ini dan artikel-artikel yang lain silakan kunjungi halaman My Archives.

Advertisements