BAB I

I-6BAB I PENDAHULUAN

BAB I PENDAHULUANI-4

BAB IPENDAHULUAN

I.1. Tujuan PercobaanPercobaan Fluid Measuring System ini bertujuan untuk membuktikan hukum Bernoulli dan mengamati serta mengukur karakter Venturimeter, Orifice, dan Rotameter.

I.2 Dasar TeoriPrinsip-prinsip dasar yang dapat digunakan dalam aplikasi aliran fluida adalah kesetimbangan energi mekanis, kesetimbangan momentum linear dan angular, serta kesetimbangan massa. (Geankoplis, 1993) Di dalam dinamika fluida, fluida adalah suatu zat yang bergerak. Fluida bergerak dari satu tempat ke tempat yang lain dengan peralatan mekanik seperti pompa dan mengalir melalui sistem perpipaan dan proses equipment.Dalam aliran steady state, yang dimaksud kesetimbangan massa adalah kecepatan massa masuk ke dalam sistem sama dengan yang meninggalkan sistem, seperti pada gambar di bawah ini : Kecepatan = va Kecepatan = vb Densitas = a Densitas = b Area = Aa Area = Ab

Gambar I.2.1 Sistem KontinuitasDimana untuk sistem ini digunakan persamaan sebagai berikut :m = a . va . Aa = b . vb . Ab (1)Persamaan (1) disebut juga dengan persamaan kontinuitas, yang dapat digunakan baik untuk fluida yang kompresibel maupun inkompresibel. Sedang kerja yang dilakukan oleh suatu unit massa dari fluida bila melewati sistem dari inlet menuju outlet dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

W = - F (F>0)(2)Dimana berdasarkan hukum Thermodinamika I diperoleh: U = Q W (3)

H = U + pV = U + + (4)Dengan substitusi dan menggabungan persamaan (2), (3), dan (4) akan diperoleh suatu persamaan yang baru, yaitu :

( v22-v12) + g(z2-z1) + + F + Ws = 0 (5)Dengan mengambil asumsi bahwa tidak ada energi mekanis dan tidak ada friksi, maka persamaan (5) juga dikenal sebagai persamaan Bernoulli yang dapat dituliskan sebagai:

z1g + + = z2g + + (6)(McCabe, 1993)Dalam percobaan ini, peralatan yang digunakan terdiri dari venturimeter, orificemeter dan rotameter :Venturimeter

Gambar 1.2.2 Venturimeter

Pada venturimeter kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di dalam kerucut sebelah hulu. Penurunan tekanan didalam kerucut hulu ini lalu dimanfaatkan untuk mengukur laju aliran. Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan awalnya kembali pulih di dalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan itu besar, sudut kerucut hilir dibuat kecil, sehingga pemisahan batas lapisan dapat dicegah dan gesekan yang terjadi minimum. Venturimeter hanya digunakan untuk mengukur zat cair terutama air dan terbatas untuk fluida inkompressible. Penurunan persamaan untuk Venturimeter dengan mengabaikan friksi dan asumsi perpipaan horisontal, maka persamaan menjadi :

(7)Kombinasi persamaan tersebut dengan persamaan kontinuitas di mana arus massa masuk = arus massa keluar 1 . v1 . A1 = 2 . v2 . A2 = m(8)

Kemudian tekanan hidrostatis =gh maka akan diperoleh persamaan:(9)

(10)

(11)

Sedangkan laju alir pada tiap titik dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:

(12) (13)

(14)

Sehingga untuk menghitung koefisien venturimeter dapat menggunakan persamaan :

(15)

(16)

Orificemeter Gambar 1.2.3 Orificemeter

Prinsip kerja orificemeter sama dengan prinsip venturimeter. Orificemeter dapat mengatasi kelemahan-kelemahan dalam venturi, namun konsumsi dayanya lebih tinggi. (http://en.wikipedia.org/wiki/Orifice_plate)

Rotameter

Gambar 1.2.4 RotameterRotameter terdiri dari logam yang mengapung yang dapat bergerak bebas ke arah vertikal di dalam tabung gelas. Fluida masuk dari bawah tabung dan naik ke atas dan mengakibatkan gaya terhadap logam tersebut. Ketika gaya pada logam sebanding dengan gaya gravitasi yang ke arah bawah maka logam tersebut akan berada dalam keadaan diam (stasioner) dan menunjuk ke harga skala tertentu pada tabung. Daerah aliran fluida berada di antara anulus antara dinding tabung dan logam. Penurunan tekanan konstan berasal dari 2 faktor yaitu perubahan energi kinetik dan friksi fluida. Kerugian utama dari rotameter adalah harga yang mahal pada ukuran besar, sehingga rotameter sering digunakan sebagai instalasi dengan pipa yang berukuran kurang dari 2 in. Kerugian yang lain adalah laju alir harus dibaca dengan bantuan alat lain, tidak pada rotameter tersebut, kerugian ini dapat diatasi dengan pembacaan secara metode digital sehingga akan menambah biaya.(McCabe, 1993)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 tak-termampatkan (inkompressible flow). Penurunan hukum ini didasarkan pada anggapan bahwa tidak terjadi gaya friksi antara fluida dengan dinding pipa dan aliran bersifat laminar.(http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli)

Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS

Laboratorium Teknik Kimia FTI-ITS