ADJUSTABLE BED FLOW CHANNEL

BAYU DIRGA SEPTIANTO

LABORATORIUM OPERASI TEKNIK KIMIA

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2000

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengukuran Kecepatan Fluida dengan Tabung Pitot

Gambar 4.1 Grafik Kecepatan Lokal -vs- Tinggi Bed

Gambar 4.1 menunjukan hubungan antara kecepatan lokal dengan tinggi bed.

Dalam percobaan ini, kecepatan lokal yang diukur adalah kecepatan pada bagian

tengah penampang yang dianggap merupakan daerah dengan kecepatan tertinggi.

Dimana untuk grafik hubungan kecepatan lokal (u) dengan laju alir (Q) 20

liter/menit cenderung konstan pada tinggi bed (z) 45 sampai 90 mm dan mengalami

kenaikan pada tinggi bed (z) 100 mm. Sedangkan untuk grafik hubungan kecepatan

lokal (u) dengan laju alir (Q) 40 liter/menit cenderung konstan pada tinggi bed (z) 75

sampai 90 mm dan mengalami kenaikan pada tinggi bed (z) 100 mm. Sedangkan

untuk grafik hubungan kecepatan lokal (u) dengan laju alir (Q) 60 liter/menit

cenderung tidak stabil dan mengalami kenaikan pada tinggi bed (z) 75 sampai 100

mm.

Secara teoritis, kecepatan maksimum akan bertambah seiring dengan naiknya

ketinggian bed disebabkan penurunan luas penampang aliran (Geankoplis, 2003).

Berdasarkan teori dimana Q = A . V. Bertambahnya ketinggian bed (z) akan

mengurangi luas penampang aliran fluida, sehingga kecepatan fluidanya pun

semakin meningkat (Mc Cabe dkk, 1993).

Dari grafik di atas dapat diketahui bahwa grafik yang sesuai dengan teori

adalah grafik dengan laju alir (Q) 60 liter/menit, mengalami kenaikan pada tinggi bed

(z) 75 sampai 100 mm . Sementara itu grafik dengan laju alir (Q) 20 liter/menit dan

laju alir (Q) 40 liter/menit belum sesuai dengan teori.

Maka grafik hubungan kecepatan (u) dengan tinggi bed (z) untuk masing-

masing laju alir (Q) 40 liter/menit dan laju alir (Q) 60 liter/menit mengalami

penyimpangan dari teori yaitu kecepatan (u) akan berbanding lurus dengan laju alir

fluida (Q).

U1 = V1 dan U2 = V2

Q = V1 . y1 . b = V2 . y2 . b

Penyimpangan yang terjadi disebabkan oleh:

1. Laju alir belum konstan

2. Kesulitan dalam pembacaan debit aliran masuk disebabkan oleh display

penunjuk aliran masuk yang kurang jelas

3. Adanya air di sekitar tabung pitot dan piezometer yang mempengaruhi

hasil pengukuran

4. Kesalahan dalam pembacaan tabung pitot dan piezometer.

4.2 Pengukuran Profil Kecepatan Fluida

Gambar 4.2 Grafik u2/v2 -vs- y2’/y2

Gambar 4.2 menunjukkan hubungan antara u2/v2 dengan y2’/y2. Berdasarkan

bilangan Reynoldnya (NRe), aliran pada percobaan ini merupakan aliran turbulen,

dimana NRe>4100. Secara teoritis, pada aliran laminar kurva yang dibentuk oleh u2/v2

dengan y2’/y2 akan berbentuk parabola, sedangkan pada aliran turbulen kurva akan

membentuk garis lurus (Bird, 1960).

Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa pada Nre = 16580,1590 dan pada Nre

= 24870,2385 telah sesuai dengan teori dimana kurva membentuk garis lurus dari

y2’/y2 0,0833 sampai 0,75 untuk Nre = 16580,1590 dan dari y2’/y2 0,25 sampai 0,75

untuk Nre = 24870,2385. Sedangkan pada Nre = 8290,0795 tidak sesuai dengan

teori dimana kurva tidak membentuk garis lurus. Dari percobaan yang telah

dilakukan, sebagian hasil yang diperoleh menyimpang dari teori. Karena kurva yang

terbentuk seharusnya membentuk garis lurus karena pola aliran adalah turbulen,

tetapi kurva yang terbentuk dari hasil percobaan tidak membentuk garis lurus.

Penyimpangan ini disebabkan oleh :

1. Kesukaran dalam pengaturan valve outlet, sehingga alirannya sangat sulit untuk

mencapai keadaan konstan.

2. Adanya kebocoran air di dalam alat percobaan, sehingga ada air di sekitar

tabung pitot dan piezometer.

4.3 Aplikasi Persamaan Kontinuitas

0,0000

0,5000

1,0000

1,5000

2,0000

2,5000

3,0000

0,0000 0,5000 1,0000 1,5000 2,0000 2,5000 3,0000

y1/y2

((H

2-h

2)/(

H1-

h1)

)

Gambar 4.3 Grafik -vs- 2

1

y

y

Gambar 4.3 menunjukan hubungan antara y1/y2 terhadap , dimana

terdapat beberapa titik yang hampir berdekatan. Dari grafik diatas tidak dapat

diambil titik yang terhubung oleh sebuah garis satu sama lainnya. Dalam gambar

dapat dilihat bahwa tidak diperoleh titik yang membentuk sebuah garis lurus dengan

gradien 1 berdasarkan teori. Berdasarkan teori yang ada menurut persamaan

kontinuitas menyatakan bahwa (Iriany dan Taslim, 2008). Hal ini

membolehkan persamaan kontinuitas berlaku untuk sistem 1 dimensi yang tidak

terjadi penurunan tekanan (Mc Cabe dkk, 1993). Dalam percobaan ini terjadi banyak

penyimpangan dimana tidak diperoleh titik yang berdekatan antara nilai -vs-

2

1

y

y. Ini membuktikan bahwa secara keseluruhan data yang diperoleh menyimpang

daripada data yang seharusnya diperoleh sehingga persamaan kontinuitas tidak

berlaku karena tidak terbukti dalam percobaan ini.

Adapun yang menyebabkan terjadinya penyimpangan karena :

1. Kesalahan dalam pembacaan tabung pitot dan piezometer

2. Aliran udara yang mengakibatkan timbulnya gelembung udara pada

tabung pitot dan piezometer, sehingga menyulitkan pengukuran secara

akurat

3. Kesukaran dalam pengaturan valve outlet, sehingga alirannya sangat sulit

untuk mencapai keadaan konstan

4. Laju alir belum konstan.

BAB V

KESIMPULAN

Beberapa kesimpulan yang dapat diambil setelah dilakukan percobaan adalah

sebagai berikut :

1. Tinggi bed (z) berbanding lurus dengan kecepatan lokal (u).

2. Aliran pada saluran merupakan aliran turbulen.

3. Laju alir yang belum konstan akan menyebabkan air dalam piezometer

dan tabung pitot tidak stabil. Hal ini akan mempengaruhi hasil

pengukuran.

4. Kurva yang di bentuk y2’/y2 vs u2/v2 untuk aliran turbulen adalah

berbentuk garis lurus.

DAFTAR PUSTAKA

Bird, B. Byron. 1960. Transport Phenomena. London: John Wiley & Sons.

Geankoplis, Christie J. 2003. Transport Process and Separation Process Principles.

Edisi ke-4. New Jersey: Prentice Hall.

Iriany dan Taslim. 2008. Penuntun Praktikum Operasi Teknik Kimia. Medan:

Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik USU.

Mc Cabe, dkk. 1986. Operasi Teknik Kimia. Jilid 1. Jakarta : Erlangga.