LAPORAN MIGGUAN
SATUAN OPERASI
ACARA V
PENGUKURAN BILANGAN REYNOLD UNTUK ALIRAN PRODUK PANGAN CAIR
OLEH
Jalaludin Sukron
J1A 212 057
KELOMPOK 28
PROGRAM STUDI ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PANGAN DAN AGROINDUSTRI
UNIVERSITAS MATARAM
2013
Laporan ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan mata kuliah satuan operasi.
Mataram, 26 November 2013
Mengetahui,
Co. Assisten Praktikum Satuan Operasi Praktikan,
DWI YULITA JALALUDIN SUKRON
C1J 211 020 J1A 212 057
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Bilangan Reynold digunakan untuk mengetahui pola aliran yang terjadi pada suatu produk pangan cair. Pada aliran laminer, pergerakan cairannya akan lebih tenang sedangkan pada aliran turbulen, pergerakan cairannya akan lebih cepat dan memiliki bilangan Reynold yang besar yaitu >4000. Tiap fluida yang mengalir pada suatu pipa memiliki bilangan Reynold yang berbeda-beda, nilai bilangan Reynold itulah yang menentukan janis aliran fluida tersebut. Fluida selalu mengalir dari tempat yang tinggi ketempat yang rendah dan pergerakan aliran fluida dipengaruhi pula oleh tingkat viskositas cairan.
Tujuan Praktikum
Adapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mempelajari aliran yang melalui pipa kapiler dan untuk mengetahui arti aliran laminer dan turbulen dan menentukan kecepatan transisi antara kedua aliran.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Apabila kecepatan suatu fluida yang mengalir dalam sebuah pipa melampaui harga kritik tertentu (yang bergantung pada sifat-sifat fluida dan pada radius pipa), maka sifat aliran menjadi sangat rumit. Di dalam lapisan sangat tipis sekali yang bersebelahan dengan dinding pipa, disebut lapisan batas, alirannya masih laminar. Kecepatan aliran dalam lapisan batas pada dinding pipa adalah nol dan semakin bertambah besar secara uniform didalam lapisan itu. Sifat-sifat lapisan bata sangat penting sekali dalam menentukan tahanan terhadap aliran, dan didalam menentukan perpindahan panas ke atau dari fluida yang sedang bergerak itu (Zemansky, 1982).
Pada aliran lambat, alirannya akan lebih tenang. Pada percobaan reynold jenis aliran diperlihatkan dengan menambahkan zat pewarna pada air yang sedang mengalir dan akan ditemukan bahwa air akan mengalir bersamaan dengan zat warna tersebut dan searah dengan aliran cairan. Apabila kecepatan aliran cepat terlihat bahwa aliran zat warna tenang tersebut akhirnya pecah sampai pada akhirnya pada kecepatan yang sangat tinggi, zat warna ini akan mudah tercampur dengan zat cair yang mengalir (Henderson, 1955).
Bila fluida (dikenal dengan istilah zat alir) mengalir sepanjang suatu permukaan, baik alirannya laminar maupun turbulen, gerakan partikel-partikel di dekat permukaan diperlambat oleh gaya-gaya viskos. Partikel-partikel fluida yang berbatasan dengan permukaan melengket pada permukaan itu dan mempunyai kecepatan nol relatif terhadap batas. Partikel-partikel fluida lainnya yang mencoba untuk meluncur pada partikel-partikel yang disebutkan tadi akan terhambat sebagai akibat interaksi antara fluida yang bergerak secara lebih cepat dan fluida yang bergerak secara lebih lambat, yaitu suatu hal ikhwal yang menyebabkan adanya gaya-gaya geser. Jarak dari tepi depan sampai titik dimana lapisan batas menjadi turbulen disebut panjang kritik. Jarak ini biasanya disebutkan sebagai suatu besaran tanpa dimensi yang disebut bilangan Reynolds (Frank, 1997).
Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gayainersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883. Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude. Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan tak berdimensi yang relevan, keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis (Anonim, 2009).
Kehilangan energi yang lebih besar yang muncul sebagai sebuah konsekuensi dari hasil aliran turbulen seiring penambahan temperatur zat cair. Kondisi ini dapat dikurangi dengan memperpanjang dengan menyediakan penambahan ukuran pipa dengan tujuan mendapatkan aliran laminar (Agung, 2009).
BAB III
PELAKSANAAN PRAKTIKUM
3.1. Waktu dan Tempat Praktikum
Praktikum ini dilaksanakan hari Rabu, 9 Desember 2012 di Laboratorium Tehnik dan Konservasi Lingkungan, Fakultas Teknologi Pangan dan Agroindustri Universitas Mataram.
3.2. Alat dan Bahan Praktikum
3.2.1 Alat Praktikum
Adapun alat-alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah satu set pipa aliran kapiler, bak penampung, gelas ukur, dan stopwatch.
3.2.2 Bahan Praktikum
Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah air dan zat warna.
3.3. Prosedur Kerja
Disiapkan peralatan praktikum.
Dialirkan air di dalam pipa kemudian dicampur dengan zat pewarna.
Dilakukan percobaan untuk aliran laminar, transisi dan turbulen.
Di Masing-masing perlakuan diulang sebanyak tiga kali ulangan.
Dihitung bilangan Reynold untuk setiap aliran.
BAB IV
HASIL PENGAMATAN DAN PERHITUNGAN
Hasil Pengamatan
Tabel 4.1. Hasil Pengamatan Aliran Laminer, Transisi, Turbulea
Jenis Aliran Volume (ml) Rata-rata Re
1 2 3
Laminer
Transisi
Turbuler 250 ml
200 ml
700 ml 300 ml
300 ml
650 ml 250 ml
250 ml
600 ml 2,66x10-4m3
2,5x10-4m3
6,5x10-4m3 1260
3700
17160
Perhitungan
Diketahui:
ρ=1
D =0,02 m
r = 0,01 m
A=πr^2
= 3,14x10-4m2
μ = 0,804 x10-6m2
Ditanya :
a. Debit (Q) = ............?
b. Kecepatan (V) = ............?
c. Bilangan Reynold (Re) = ............?
Penyelesaian :
Aliran laminar
Diketahu :
V. rata-rata = 266,67 ml =2,66x10-4m3
t . rata-rata = 16,67 s
Q =
= (6,5x〖10〗^(-4) m^3)/(16,67 s)
= 1,59 x 10-5 m3/s
V =
= (1,59x〖10〗^(-5) m^3/s)/(3,14 (0,01 m)^2 )
= (1,59x〖10〗^(-5) m^3/s)/(3,14 x〖10〗^(-4) m^2 )
= 0,051 m/s2
Re =
= (0,051 x 1 x 0,02)/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= (1,02 x 〖10〗^(-3))/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= 1,267x103
= 1267
Aliran Transisi
Diketahui :
V rata-rata = 2,5x〖10〗^(-4) m^(-3)
T rata-rata = 5,34 s
Q =
= (2,5 x〖10〗^(-4) m^3 )/(5,34 s)
= 4,681x10-5 m3/s
b. V =
= (4,681x〖10〗^(-5) m^3/s)/(3,14 (0,01 m)^2 )
= (4,681x〖10〗^(-5) m^3/s)/(3,14 x〖10〗^(-4) m^2 )
= 1,490x10-1 m/s
c. Re =
= (1,490 x 〖10〗^(-1) x 0,02)/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= (0,0298 x 〖10〗^(-1))/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= 0,037 x 〖10〗^(-5)
= 3700
Aliran Turbulen
Diketahui :
V rata-rata = 6,5x〖10〗^(-4) m^(-3)
t rata-rata = 3 s
a. Q =
= (6,5 x〖10〗^(-4) m^3 )/(3 s)
= 2,167x10-4m3/s
b. V =
= (2,167x〖10〗^(-4) m^3/s)/(3,14 (0,01 m)^2 )
= 0,690 m/s
c. Re =
= (0,690 x 1 x 0,02)/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= (0,0138 )/(0,804 x 〖10〗^(-6) )
= 0,01716 x 〖10〗^6
= 17160
BAB V
PEMBAHASAN
Pada praktikum kali ini dapat mengetahui atau mengenal macam-macam aliran dalam pipa. Macam-macam aliran tersebut di antaranya adalah aliran laminer yaitu aliran yang mempunyai kecepatan sedang atau konstan, aliran Turbulen aliran yang sangat cepat dan bergelombang dan aliran transisi yaitu aliran air dalam pipa kapiler yang mempunyai kecepatan gerakan air diantara laminer dan Turbulen. Pada saat air mengalir kita bisa mengetahui suatu aliran yang terjadi dengan menentukan besar kecilnya suatu tekanan.
Pada saat kita menentukan kecepatan aliran laminer, turbulen dan transisi kita dapat menggunakan zat pewarna sebagai pembatas kecepatan air selama 1 menit. Kecepatan air tergantung pada tekanan yang telah di tentukan. Pada saat percobaan hendaknya harus memeriksa terlebih dahulu aliran pipa yang digunakan apakah bocor atau tidak sebab apabila terjadi kebocoran akan mengganggu kecepatan laju air.
Bilangan Reynolds adalah bilangan yang tidak berdimensi yang menunjukkan sifat suatualiran sehingga besarnya tidak bergantung pada sistem yang dipakai. Reynolds menunjukkan bahwa untuk kecepatan aliran yang kecil, zat warna akan mengalir dalam satu garis lurus seperti benang/sumbu pipa.
Bila kecepatan bertambah besar, benang warna akan mulai bergelombang dan akhirnya pecah/menyebar pada seluruh aliran dalam pipa. Dari percobaan Bilangan Reynold, terdapat 3 jenis aliran, yaitu aliran laminer, aliran transisi dan aliran turbulen.
Aliran laminer adalah aliran fluida yang partikel-partikelnya bergerak secara teratur, terjadi pada kecepatan rendah, fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral, berlapis-lapis seperti kartu, tidak ada arus tegak lurus arah aliran, tidak ada pusaran dan mempunyai garis edar yang sejajar. Perpindahan partikel ini tidak disertai dengan perpindahan momentum antara lapisan yang satu dengan lapisan yang lainnya. Aliran laminer terjadi bila Re<2000. Dari pernyataan tersebut, percobaan pertama yang memiliki Re sebesar 6850 termasuk kedalam aliran laminer.
Aliran transisi adalah aliran yang terjadi pada tahap peralihan antara aliran laminar danaliran turbulen. Secara visualisasi aliran transisi cenderung sulit ditentukan. Aliran transisi memiliki ciri aliran yang bergelombang. Aliran transisi terjadi bila Re sebesar antara 2000-4000. Dari pernyataan tersebut, percobaan kedua yang memiliki Re sebesar 2240 termasuk ke dalam aliran transisi.
Aliran turbulen adalah aliran yang partikel-partikelnya bergerak tidak beraturan, terjadi lateral mixing, secara keseluruhan arah aliran tetap sama, distribusi kecepatan lebih seragam dengandisertai perpindahan momentum antara partikel fluida yang bertumbukan dengankecepatan yang berubah dari titik ke titik pada selang waktu tertentu. Pada saat keadaanturbulen, aliran akan terus bergolak yang dimana golakannya berkisar antara 1–20% darikecepatan rata–rata. Jika kecepatan fluida melebihi harga tertentu, maka aliran menjadikompleks sehingga didalamnya terjadi pusaran-pusaran yang disebut vorteks dan hambatanmenjadi lebih besar. Aliran turbulen terjadi bila nilai Re >4000. Maka, dari pernyataan tersebut, percobaan ketiga yang memiliki Re sebesar 10950 termasuk kedalam aliran turbulen.
BAB VI
PENUTUP
Kesimpulan
Dari hasil pengamatan dan pembahasan dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :
Jenis aliran suatu fluida ada 3 yaitu aliran laminer, transisi dan aliran turbulen.
Perhitungan bilangan Reynold dilakukan untuk mengidentifikasi jenis aliran suatu fluida yang mengalir pada pipa kapiler.
Aliran laminar memiliki bilangan reynold kurang dari 2000, aliran transisi memiliki bilangan reynold antara 2000 hingga 4000 dan aliran turbulen memiliki bilangan Reynold lebih dari 4000.
Kecepatan dan kekuatan aliran sangat berpengaruh terhadap tipe aliran yang terjadi.
6.1. Saran
Dalam peraktikum sebaiknya dilakukan secara teliti agar tidak terjadi kesalahan dalam melakukan peraktikum.
DAFTAR PUSTAKA
Agung. 2009. Petunjuk Praktikum Satuan Operasi. Universitas Mataram. Mataram.
Anonim. 2009. Metode Penenlitian Air. Usaha Nasional. Jakarta.
Frank.1997. Teknologi Kimia II. Pradnya Paramita. Jakarta
Henderson. 1955. FISIKA. Erlangga. Jakarta.
Zemansky. 1982. Teknologi Pangan. Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
