Laporan Praktikum Sirkuit Fluida 5k

LAPORAN PRAKTIKUM UOP I SIRKUIT FLUIDA

Kelompok 5K Adinda Sofura Azhariyah

(1306370505)

I Gede Eka Perdana Putra

(1306370676)

Prita Tri Wulandari

(1300370455)

Rayhan Hafidz I.

(1306409362)

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia Depok, Desember 2015 KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena kami bisa menyelesaikan Laporan Praktikum UOP I ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Ucapan terima kasih juga tidak lupa penulis panjatkan kepada orang tua, sahabat, teman-teman, dan pihak-pihak lain yang telah membantu dalam penyelasaian makalah ini. Tanpa bantuan mereka, tulisan ini tidak akan menjadi seperti sekarang. Makalah ini penulis buat untuk pembaca agar pembaca dapat menerima informasi yang ingin penulis sampaikan. Penulis ingin pembaca dapat belajar banyak dan memahami berbagai hal tentang sirkuit fluida. Walaupun tulisan ini jauh dari kata sempurna, namun penulis ingin pembaca tetap setia dalam memahami dan menerima maksud dari penulis. Pepatah mengatakan bahwa “Tidak ada gading yang tak retak,” begitupun makalah ini. Karena itu, kami sebagai penulis berharap pembaca dapat memaklumi kesalahan yang kami buat.

Depok, Desember 2015

Tim Penulis

Daftar Isi

2 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

KATA PENGANTAR ……………………………………………………………..…..

2

DAFTAR ISI …………………………………………………………………………... 3 BAB I: PENDAHULUAN ……………………………………………………….……. 5 1.1. Tujuan Percobaan ………………………………………………………..

5

1.2. Latar Belakang …………………………………………………………... 5 BAB II: TINJAUAN PUSTAKA ……………………………………………………...

6

2.1. Aliran Fluida Dalam Pipa ……………………..…………………………

6

2.2. Sifat-sifat Fluida …………………………………………………………

7

2.3. Jenis aliran pada pipa ……………………………………………………... 8 2.4. Energi Fluida …………………………………………………………….. 8 2.5. Kehilangan Energi pada Friksi ……………………………..……………

8

2.6. Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold …………………………

9

2.7. Profil Kecepatan Pada Aliran dalam Pipa ……………………………….. 10 2.8. Pengukuran Aliran Fluida ………………………………………………..

11

2.9. Venturi Flowmeter .. ……………………………...………………………

11

2.10. Koefisien Venturi ……………………………………………………….

14

2.11. Laju Aliran Massa dan Laju Aliran Volumetrik pada Venturimeter …...

14

2.12. Pemulihan Tekanan Pada Venturimeter ………………………………..

15

2.13. Orifice Flowmeter ……………………………………………………… 15 2.14. Pemulihan Tekanan Pada Orificemeter ………………………………...

19

2.15. Kehilangan Energi Pada Orificemeter ………………………………….

19

BAB III: PROSEDUR DAN PENGOLAHAN DATA ………………………………..

22

3.1. Kalibrasi Sight Gage …………………………………………………….. 23 3.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter ……………………………

25

3.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ………………………………………...

30

3.4. Aliran Laminer dan Turbulen ……………………………………………

34

3.5. Friction Loss …………………..……………..……………..……………

37

3.6. Pipe Fitting ………………………………………………………..……... 41 BAB IV: HASIL DAN PEMBAHASAN ……………………………………………...

45

4.1. Kalibrasi Sight Gage ……………………………………...……………... 45 4.2. Karakteristik Sharp Edge Orifice Flowmeter ………….………………...

46

4.3. Karakteristik Venturi Flowmeter ……………………..………………….

47

3 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

4.4. Aliran Laminer dan Turbulen ……………………..……………..………

49

4.5. Friction Loss …………………………………………………………......

49

4.6. Pipe Fitting ………………………………………………………………. 50 BAB V: KESIMPULAN ………………………………………………………………

52

Daftar Pustaka ……………………………………………………………..…………... 53

BAB I PENDAHULUAN

4 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

1.1. Tujuan Percobaan Tujuan percobaan sirkuit fluida ini adalah : 1

Mempelajari sifat-sifat aliran fluida dalam beberapa jenis ukuran pipa.

2

Memperoleh pengertian tentang perubahan tekanan yang terjadi pada aliran fluida.

3

Mempelajari karakteristik tekanan alat pengukur flow rate

1.2. Latar Belakang Dalam percobaan ini, yang menjadi latar belakang adalah hal-hal yang berkaitan dengan modul sirkuit fluida dalam Praktikum Proses dan Operasi Teknik 1, dimana yang menjadi fokus pengamatan pada percobaan sirkuit fluida ini adalah pressure drop pada: 1

Orificemeter

2

Venturimeter

3

Berbagai macam fitting, seperti:

4

a

Elbow

b

Gate valve

Pipa-pipa dengan diameter 1 inch dan ¾ inch

BAB II

5 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

TINJAUAN PUSTAKA

1

Aliran Fluida dalam Pipa Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran yang digunakan

untuk mengalirkan fluida dengan tampang aliran penuh. Fluida yang dialirkan melalui pipa bisa berupa zat cair atau gas dan tekanan bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmosfer. Apabila zat cair di dalam pipa tidak penuh maka aliran termasuk dalam aliran saluran terbuka atau karena tekanan di dalam pipa sama dengan tekanan atmosfer (zat cair di dalam pipa tidak penuh), aliran temasuk dalam pengaliran terbuka. Karena mempunyai permukaan bebas, maka fluida yang dialirkan dalah zat cair. Tekanan dipermukaan zat cair disepanjang saluran terbuka adalah tekanan atmosfer. Perbedaan mendasar antara aliran pada saluran terbuka dan aliran pada pipa adalah adanya permukaan yang bebas yang (hampir selalu) berupa udara pada saluran terbuka. Jadi seandainya pada pipa alirannya tidak penuh sehingga masih ada rongga yang berisi udara maka sifat dan karakteristik alirannya sama dengan aliran pada saluran terbuka. Misalnya aliran air pada gorong-gorong. Pada kondisi saluran penuh air, desainnya harus mengikuti kaidah aliran pada pipa, namun bila aliran air pada gorong – gorong didesain tidak penuh maka sifat alirannya adalah sama dengan aliran pada saluran terbuka. Perbedaan yang lainnya adalah saluran terbuka mempunyai kedalaman air (y), sedangkan pada pipa kedalam air tersebut ditransformasikan berupa (P/y). Oleh karena itu konsep analisis aliran pada pipa harus dalam kondisi pipa terisi penuh dengan air. Zat cair riil didefinisikan sebagi zat yang mempunyai kekentalan, berbeda dengan zat air ideal yang tidak mempunyai kekentalan. Kekentalan disebabkan karena adanya sifat kohesi antara partikel zat cair. Karena adanya kekentalan zat cair maka terjadi perbedaan kecepatan partikel dalam medan aliran. Partikel zat cair yang berdampingan dengan dinding batas akan diam (kecepatan nol) sedang yang terletak pada suatu jarak tertentu dari dinding akan bergerak. Perubahan kecepatan tersebut merupakan fungsi jarak dari dinding batas. Aliran zat cair riil disebut juga aliran viskos. Aliran viskos adalah aliran zat cair yang mempunyai kekentalan (viskositas). Viskositas terjadi pada temperature tertentu. Tabel 1. memberikaan sifat air (viskositas kinematik) pada tekanan atmosfer dan beberapa temperature. Kekentalan adalah sifat zat cair yang dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser pada waktu bergerak. Tegangan geser ini

6 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

akan mengubah sebagian energi aliran dalam bentuk energi lain seperti panas, suara, dan sebagainya. Perubahan bentuk energi tersebut menyebabkan terjadinya kehilangan energi. Tabel 1. Viskositas Kinetmatik air pada tekanan atmosfer dan beberapa temperatur. Suhu (oC)

Viskositas Kinematik (m2/dt)

Suhu (oC)

Viskositas Kinematik (m2/dt)

0,0

1,795 x 10-6

50,0

0,556 x 10-6

5,0

1519 x 10-6

60,0

0,477 x 10-6

10,0

1,308 x 10-6

70,0

0,415 x 10-6

20,0

1,007 x 10-6

80,0

0,367 x 10-6

30,0

0,804 x 10-6

90,0

0,328 x 10-6

40,0

0,661 x 10-6

100,0

0,296 x 10-6

Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 2 macam. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel zat cair bergerak secara teratur menurut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran laminar terjadi apabila kekentalan besar dan kecepatan aliran kecil. Dengan berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran turbulen partikel-partikel zat cair bergerak secara tidak teratur. 2

Sifat-sifat fluida Fluida adalah suatu zat yang bentuknya dapat berubah secara terus menerus akibat adanya suatu gaya geser seberapapun kecilnya. Ada beberapa sifat fluida yang berpengaruh pada mekanika aliran fluida. Di bawah ini adalah sifat-sifat fluida yang perlu diperhatikan: 1. Density 2. Spesific weight 3. Spesific volume 4. Spesific gravity 5. Kompressibilitas 6. Viskositas 7. Tekanan uap 8. Tegangan permukaan 7 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

3

Jenis aliran pada pipa Apabila suatu fluida mengalir dalam suatu saluran dengan kecepatan yang cukup

kecil, maka aliran tersebut seperti berlapis-lapis yang bergerak secara sliding relatif terhadap lapisan di dekatnya. Aliran ini dinamakan aliran laminer. Bila kecepatan aliran diperbesar, gerakan partikel fluida semakin tidak teratur, sehingga terjadi pusaran-pusaran arus (eddy current). Aliran semacam ini disebut aliran turbulen. Aliran transisi merupakan aliran dengan kecepatan diantara aliran laminer dan turbulen. ℜ=

4

ρ . v . D ρ . Q. D = … (1) μ A. μ

Energi Fluida Pada fluida mengalir terdapat tiga bentuk energi : 1

Energi Potensial: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena ketinggiannya relatif terhadap datum

2

Energi Kinetik: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena kecepatannya.

3

Energi tekanan: energi yang dimiliki oleh fluida tersebut karena dalam keadaan bertekanan.

4

Pada fluida yang mengalir akan terdapat kehilangan energi yang disebabkan oleh gesekan / friksi. Hubungan antara energi-energi di atas dapat membentuk permasaan energi mekanik.

5

Kehilangan Energi karena Friksi Telah disinggung di atas bahwa fluida yang mengalir akan selalu mendapatkan

tahanan yang disebabkan oleh friksi antara partikel-partikel fluida maupun friksi antara partikel fluida dengan permukaan saluran. Friksi merupakan kerugian energi mekanik sehingga tekanan di down stream menjadi berkurang. Besarnya kehilangan energi karena friksi menurut persamaan Darcy-Weisbach sbb : ¿ 2 ∆ PD f eksperimen= … ¿ 2) Lρ v 2 ket.:

f

: friction factor (Blasius-Darcy friction factor)

L

: panjang pipa

8 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

6

D

: diameter dalam pipa

V

: flow rate

gc

: faktor konversi

hL

: energi loss

Hubungan Faktor Friksi dan Bilangan Reynold Hagen–Poiseuille melalui eksperimennya mengenai aliran laminar pada pipa

menemukan hubungan sebagai berikut :

hL  32.

 .LV  .g .D 2 …(3)

Bila persamaan dapat disusun kembali

hL 

32 2  L V 2 64 L V 2 64 L V 2 . .   . . D. V D 2.g c D. .V D 2.g c N Re D 2.g c  … (4)

Persamaan di atas menunjukkan hubungan linier antara f dan N Re pada aliran laminar yang berlaku untuk NRe di bawah 2100. Pada dasarnya, kehilangan energi pada aliran laminar hanya disebabkan oleh viscos drag saja, sedangkan pada aliran turbulen disebabkan oleh gerakan turbulen dari arus eddy. Oleh karena itu, friction factor untuk aliran turbulen di samping bergantung pada NRe, juga bergantung pada kekasaran permukaan pipa / roghness. Sementara itu, /D adalah kekasaran relatif, yaitu perbandingan antara tingginya tonjolan dalam pipa dibagi diameter dalam pipa. Hubungan antara f dengan NRe dan /D dapat diperoleh dari chart standard yang disebut Fiction Flow Chart.

9 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Gambar 1. Friction Flow Chart

7

Profil Kecepatan pada Aliran dalam Pipa Pada aliran dalam pipa, partikel-partikel fluida bergerak dengan kecepatan yang

berbeda. Partikel yang berada pada dinding pipa mempunyai kecepatan nol, sedangkan partikel yang berada pada sumbu pipa mempunyai kecepatan maksimim. Hal ini disebabkan karena perubahan momentum dan gesekan-gesekan yang terjadi antar lapisan. Untuk aliran laminar, lapisan-lapisan fluida terdapat dari dinding pipa sampai sumbu pipa (center line) sehingga profil kecepatan partikel-partikel fluida berbentuk parabola seperti terlihat pada gambar di bawah :

Gambar 2 Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Laminar

Semakin besar bilangan Reynold, momentum yang berpindah antar lapisan fluida semakin besar. Kenaikan bilangan Reynold sampai melewati batas kritisnya akan menyebabkan aliran menjadi turbulen dan terjadi dua regional aliran, yaitu daerah laminar dekat dinding pipa dan daerah turbulen mulai dari batas daerah aliran laminar sampai sumbu pipa. Akibatnya profil aliran tidak parabola lagi seperti terlihat pada gambar di bawah 10 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Gambar 3. Profil Kecepatan Fluida pada Aliran Turbulen

Daerah laminar akan semakin tipis dengan kenaikan bilangan Reynold dan semakin kurang mempunyai arti dibandingkan dengan kekasaran dinding pipa, sehingga efek kekasaran dinding pipa semakin dirasakan oleh pokok aliran. Itulah sebabnya faktor friksi pada aliran laminar hanya bergantung pada bilangan Reynold dan bergeser semakin bergantung pada kekasaran dinding pipa untuk aliran turbulen. 8

Pengukuran Aliran Fluida Agar dapat melakukan pengendalian atas proses-proses industri, kualitas bahan yang

masuk dan keluar dari proses itu perlu diketahui. Oleh karena kebanyakan bahan ditransportasi dalam keadaan fluida bila mungkin, maka penting sekali mengukur laju aliran fluida di dalam pipa atau saluran. Berbagai jenis meteran digunakan di dalam industri, termasuk di antaranya : 1

meteran yang didasarkan atas pertimbangan langsung atau pengukuran volume

2

meteran dengan tinggi-tekan variabel

3

meteran penampang aliran

4

meteran arus

5

meteran anjakan-positif

6

meteran magnetik

7

meteran ultrasonik Yang paling banyak digunakan untuk mengukur aliran adalah beberapa jenis meteran

tinggi – tekan - variabel dan meteran penampang aliran (area meter). Yang termasuk meteran tinggi – tekan - variabel adalah meteran venturi, meteran orifice, dan tabung pitot. Sedangkan dalam meteran penampang aliran adalah rotameter dengan berbagai rancangan. Yang akan dibahas di sini adalah meteran venturi dan meteran orifice untuk incompressible fluid. 9

Venturi Flowmeter Contoh meteran venturi dapat dilihat pada gambar berikut.

11 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

(a)

(b) Gambar 4. (a) dan (b). Venturi Flowmeter

A : bagian masuk

E : lubang ke ruang piezometer

B : bagian leher

F : lubang sadap tekanan hulu

C : bagian keluar

H : pelapis

D, G : ruang piezometer

I : lubang sadap tekanan hilir

Meteran ini terbuat dari bagian masuk A yang mempunyai flens, yang terdiri dari bagian pendek berbentuk silinder dan kerucut terpotong; bagian leher B berflens; dan bagian keluar C, juga berflens, dan terdiri dari kerucut terpotong yang panjang. (Flens = penyambung potongan-potongan pipa). Pada bagian hulu, pada persambungan antara bagian silinder dan bagian yang berbentuk kerucut, terdapat ruang annulus D dan beberapa lubang kecil E yang dibor dari bagian dalam tabung sampai ke ruang annulus itu. Cincin annulus dan lubang-lubang kecil itu merupakan cincin piezometer (piezometer ring), yang fungsinya ialah untuk merata-ratakan tekanan-tekanan yang disalurkan oleh setiap lubang kecil. Tekanan rata-rata itu lalu ditrensmisikan melalui sambungan untuk tekanan hulu F. Pada bagian leher ada lagi sebuat cincin piezometer yang dibentuk dengan ruang annulus integral G dan pelapis H. Pelapis tersebut dibor pula dengan teliti dan diselesaikan 12 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

hingga membentuk diameter tertentu, karena ketelitian meteran itu akan berkurang bila leher itu tidak dibuat dengan toleransi yang sangat ketat. Tekanan leher itu lalu ditransmisikan melalui penyadap tekanan I. Sebuah manometer atau alat lain untuk mengukur tekanan lalu dipasang di antara lubang sadap F dan I. Dalam meteran venturi, kecepatan fluida bertambah dan tekanannya berkurang di dalam kerucut sebelah hulu. Penurunan tekanan di dalam kerucut hulu itu lalu dimanfaatkan, sebagaimana diuraikan di bawah nanti, untuk mengukur laju aliran melalui instrumen itu. Kecepatan fluida kemudian berkurang lagi dan sebagian besar tekanan awalnya kembali pulih di dalam kerucut sebelah hilir. Agar pemulihan tekanan itu besar, sudut kerucut hilir C dibuat kecil, sehingga pemisahan lapisan-batas dapat dicegah dan gesekan pun minimum. Oleh karena pada bagian yang penampangnya mengecil tidak ada pemisahan, maka kerucut hulu dapat dibuat lebih pendek daripada kerucut hilir. Gesekannyapun di sini kecil. Dengan demikian ruang dan bahanpun dapat dihemat. Walaupun meteran venture dapat digunakan juga untuk mengukur gas, namun alat ini biasanya digunakan untuk mengukur zat cair, terutama air, pengolahan di bawah ini terbatas pada fluida incompressible. Kecepatan aliran v dihitung dengan persamaan : v=

Q …(5) A

dimana: v = kecepatan aliran(m/s) A= luas penampang (m2) 1 A= π D2 …(6) 4 Persamaan kontinuitas untuk aliran yang melalui saluran berpenampang bundar adalah:  D Va   b  Da

Ket.:

2



 Vb   2 .Vb 

…(7)

Da = diameter pipa Db = diameter leher meteran

13 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Dengan mensubstitusi persamaan (6) dan (7) diperoleh :

Vb 

1

 b   4 a

2 g c  p a  pb   … (8)

10 Koefisien Venturi Persamaan 8 hanya berlaku untuk aliran fluida incompressible tanpa gesekan. Untuk memperhitungkan rugi gesekan yang terdapat sedikit antara lokasi a dan b, persamaan tersebut dapat dikoreksi dengan menggunakan faktor empirik Cv sehingga:

Vb 

Cv

 b   4 a

2 g c  p a  pb   …(9)

Dengan Cv = koefisien venturi. C v=

Q √1− β 4 … (10) A √ 2 g 2 ∆ hv

Pengaruh faktor energi kinetik a, b telah diperhitungkan pula dalam perumusan koefisien Cv. Koefisien Cv ditentukan melalui percobaan. Koefisien itu disebut koefisien venturi, tanpa termasuk kecepatan datang. Pengaruh kecepatan datang (Va) diperhitungkan 1

dalam suku

1 

4

.

Bila Db lebih kecil dari

Da 4

, kecepatan datang dan suku 

diabaikan, karena kesalahan yang dihasilkan tidak sampai 0,2 %. Untuk venturi yang dirancang dengan baik, nilai Cv kira-kira 0,98 untuk diameter pipa antara 2 dan 8 in, dan kirakira 0,99 untuk pipa-pipa yang lebih besar. 11 Laju aliran massa dan laju aliran volumetrik pada venturimeter Besaran yang dicari biasanya bukanlah kecepatan melalui leher venturi Vb. Laju aliran yang lebih penting adalah laju aliran massa atau laju aliran volumetrik melalui meteran itu. Laju aliran massa dihitung dengan mensubstitusi persamaan 4 ke dalam persamaan kontinuitas untuk aliran melalui suatu tabung arus berhingga dimana kecepatan dalam satu penampang tidak sama, yaitu : 14 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

m  Vb S b  

C v .S b 1  4

2 g c ( p a  pb ) 

…(11) Laju aliran volumetrik diperoleh dengan membagi laju aliran massa dengan densitas: …(12) Dengan:

m = laju aliran massa Sb = luas leher q = laju aliran volumetrik

12 Pemulihan tekanan pada venturimeter Jika aliran melalui meteran venturi itu benar-benar tanpa gesekan, tekanan fluida meninggalkan meteran tentu persis sama dengan tekanan fluida masuk meteran, dan penempatan meteran di dalam jalur pipa tidaklah akan menyebabkan terjadinya kehilangan tekanan secara permanen. Penurunan tekanan pada kerucut hulu, pa-pb akan dipulihkan kembali di dalam kerucut hilir. Tetapi gesekan (friction) tentulah tidak dapat dihilangkan secara total, dan di dalam jalur tersebut terdapat kerugian tekanan secara permanen (friction loss) serta kerugian daya yang diakibatkannya. Oleh karena sudut kerucut divergen cukup kecil, rugi-tekanan permanen dari meteran venturi ersebut relative kecil. Dalam meteran yang dirancang baik, rugi-tekanan itu hanyalah kira-kira 10% dari differensial venturi p a-pb, dan hampir 90% dari diferensial itu dapat dipulihkan. 13 Orifice Flowmeter Meteran Venturi mempunyai kelemahan tertentu dalam praktek pabrik pada umumnya. Alat ini cukup mahal, mengambil tempat cukup besar, dan rasio diameter leher terhadap diameter pipa tidak dapat diubah-ubah. Untuk meteran tertentu dengan sistem manometer tertentu pula, laju aliran maksimum yang dapat diukur terbatas, jadi apabila laju aliran berubah, diameter leher mungkin menjadi terlalu besar untuk memberikan bacaan yang teliti, atau terlalu kecil untuk dapat menampung laju aliran maksimum yang baru. Meteran orifice dapat mengatasi kelemahan meteran venture, tetapi konsumsi dayanya lebih tinggi.

15 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

Gambar 5. Orificemeter

Gambar 6. Profil Kecepatan pada Orifice Flowmeter

Peralatan ini terdiri dari plat yang dilubangi dan dikerjakan dengan mesin secara teliti, dan dipasang di antara dua flens sehingga lubang tersebut konsentrik dengan pipa tempat memasangnya. Lubang plat itu dapat dibuat miring ke sisi hilir. Penyadap tekanan, satu di hulu dan satu di hilir orifice tersebut dipasang dan dihubungkan dengan manometer atau peralatan pengukuran tekanan lainnya. Posisi lubang sadap dapat dipasang sembarang, dan koefisien meteran tersebut bergantung pada letak lubang sadap itu. Prinsip meteran orifice identik dengan prinsip venturi. Penurunan penampang arus aliran melalui orifice menyebabkan tinggi-tekan kecepatan meningkat tetapi tinggi tekan tekanan menurun, dan penurunan tekanan antara kedua titik sadap diukur dengan manometer. Ada suatu kesulitan pokok yang terdapat pada meteran orifice yang tidak terdapat pada venturi. Oleh karena orifice itu tajam, arus fluida tersebut memisah di sebelah hilir plat orifice dan membentuk jet aliran-bebas di dalam fluida di sebelah hilir. Seperti terlihat pada gambar 2, terbentuk vena kontrakta. Jet tersebut tidak dipengaruhi oleh dinding padat, seperti 16 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

halnya pada venture, dan luas penampang jet tersebut bervariasi antara besarnya lubang orifice dan vena kontrakta. Luas penampang pada setiap titik tertentu, umpamanya pada posisi sadap hilir tidak mudah ditentukan, sedangkan kecepatan jet pada lokasi sadap hilir tidak dapat dihubungkan dengan mudah dengan diameter orifice. Koefisien orifice bersifat lebih empirik daripada venturi, dan sehubungan dengan itu pengolahan kuantitatif untuk meteran orifice harus dimodifikasi kembali . Standar-standar rancang yang terperinci sudah tersedia secara luas di dalam literatur, yang harus diikuti dengan ketat agar kerja meteran tersebut dapat diramalkan dengan teliti tanpa kalibrasi. Akan tetapi sebagai pendekatan, persamaan di bawah ini cukup memadai untuk digunakan. uo 

Co 1 

4

2 g c  p a  pb  

… (13) Ket.:

uo

: kecepatan melalui orifice



: rasio diameter orifice terhadap diameter pipa

pa , pb : tekanan pada bagian a dan b Co

: koefisien orifice

Pada persamaan diatas, Co adalah koefisien orifice tanpa termasuk kecepatan datang. Koefisien ini memberikan koreksi atas kontraksi jet fluida antara orifice dan vena-kontrakta, juga terhadap gesekan dan terhadap a dan b. Co selalu ditentukan dari percobaan. Nilainya cukup bervariasi sesuai dengan perubahan  dan angka Reynold pada orifice, NRe,o . Angka Reynolds tersebut didefinisikan sebagai N Re, o 

Do .u o . 4m    .Do .

…(14) Ket.:

Do

: diameter orifice

NRe,o

: angka Reynold pada orifice

Pada perancangan, Co hampir konstan dan tidak bergantung pada  selama NRe,o >20000. Pada kondisi ini, Co dapat dianggap 0,61 untuk lokasi sadap dif lens maupun di vena

17 Laporan Praktikum UOP 1 - Sirkuit Fluida

Departemen Teknik Kimia, Universitas Indonesia

1  4

kontrakta. Terlebih lagi, jika 