144
4.11. Karakteristik Pola Aliran
Pola aliran pada sistem pipa terjadi karena adanya penyempitan saluran atau turbulensi aliran dan ketika fluida melewati pipa, sambungan dan belokan elbow.
Pada penelitian ini karakteristik pola aliran tahap pengamatan awal dilakukan menggunakan kamera digital. Pengamatan ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui
tipe aliran dalam pipa dengan menvariasikan gate valve suction 20 closed, 40 closed, 60 closed dan 80 closed, kemudian dicatat debit aliran untuk menghitung
kecepatan aliran pada masing-masing kondisi pengujian. Pada penelitian ini, pengamatan terhadap jenis dan pola aliran dapat dilakukan
dengan 2 metode yaitu Visualisasi pola aliran dan Perhitungan Reynolds Number.
4.11.1 Visualisasi pola aliran Visualisasi pola aliran pada penelitian ini menggunakan air yang mengalir dalam
pipa sebagai media visualisasi. Penggunaan aliran fluida air dilakukan karena cara ini cukup mudah dan sederhana, tetapi dapat memberi hasil yang cukup baik. Dengan
menggunakan pipa transpatan pipa acrylic fluida air dalam pipa dapat diamati dengan mudah titik stagnasi, daerah saparasi dan besar gelembung. Mekanisme pola
aliran yang terjadi pada keempat variasi penutupan katub dapat diamati secara langsung dan direkam dengan kamera digital seperti gambar 4.38 sd 4.41.
Universitas Sumatera Utara
145 Gambar 4.38 Pola aliran laminar Re= 1480,3 , V
f
= 1,39 , closed valve 20
Gambar 4.39 Pola aliran laminar Re= 1512,2 dan V
f
= 1,42 closed valve 40
Gambar 4.40 Pola aliran gelombang kecil Re= 16826 dan V
f
= 1,58 closed valve 60
Universitas Sumatera Utara
146 Gambar 4.41 Pola aliran gelombang berlapis Re= 17785 dan V
f
= 1,67 closed valve 80
Hasil pengamatan visualisasi pola aliran pada pipa isap suction seperti diperlihatkan Gambar 4.38 sd 4.40 terlihat bahwa terbentuknya pola aliran
dipengaruhi oleh luas penampang pipa, kapasitas aliran dan besarnya bukaan katub isap. Pada kondisi penutupan katub isap 20 dan 40 terlihat bahwa pola aliran
masih stabil mengukuti garis arus kondisi ini disebut aliran laminar, artinya kapasitas dan kecepatan aliran masih berbanding lurus. Sedangkan pada kondisi penutupan
katub isap 60 terlihat kecepatan aliran meningkat dan terjadi gelembung-gelembung diatas permukaan cairan dan kondisi ini disebut pola aliran gelembung. Perubahan
pola aliran terlihat jelas pada kondisi penutupan katub 80 kondisi ini aliran yang terbentuk adalah aliran bergelombang atau turbulensi, dimana fluktuasi aliran terjadi
di sepanjang pipa suction dan discharge, apabila kondisi ini terus berlangsung dan
Universitas Sumatera Utara
147 tidak ada suatu pencegahan, maka pompa sangat rawan terhadap kavitasi, hal ini
terlihat dengan timbulnya suara bising dan geratan pompa meningkat. 4.11.2 Perhitungan Reynolds Number
Salah satu besaran non-dimensional yang menggambarkan pola aliran fluida adalah Bilangan Reynolds:
D U
D U
. .
. Re
Dengan menggunakan persamaan kontinuitas, kecepatan aliran dapat diketahui dengan menghitung debit aliran yang tertampung dalam reservoir discharge.
Persamaan kontinuitas menurut Streeter, 1992 adalah : ρ
1
A
1
V
1
= ρ
2
A
2
V
2
Untuk fluida inkompresibel dan bila ρ 1 = ρ 2 maka persamaan tersebut menjadi : A
1
V
1
= A
2
V
2
atau Q
1
= Q
2
atau A
1
= A
2
Sehingga : Q = V. A , untuk V
1
= Q
1
A
1
atau V
2
= Q
2
A
2
Aliran laminar merupakan aliran yang lambat, fluida mengalir pada kecepatan maksimum pada bagian sumbu pipa dan kecepatan yang paling rendah pada bagian
Universitas Sumatera Utara
148 dinding pipa. Sedangkan aliran turbulen kecepatan fluida konstan pada setiap jarak
lintas pada pipa. Jenis aliran juga ditentukan oleh bilangan Reynold. Jenis aliran juga dapat ditentukan dari besarnya bilangan Reynold. Aliran laminar
mempunyai Re 2100, aliran transisi mempunyai Re antara 2100 – 4100 dan aliran
turbulen mempunyai Re 4100. Hasil perhitungan Re untuk setiap putaran katub pemasukan pada masing-masing
penutupan katub isap gate valve suction dapat dilihat pada Tabel 4.49. Tabel 4.49 Hasil perhitungan kecepatan aliran dan Renolds Number pengujian
dengan variasi bukaan katub isap. Tipe bukaan
katup Qt
m
3
s Waktu
t Kec . Aliran
ms Reynolds
Number Visualisasi
Pola Aliran Closed 20
Closed 40 Closed 60
Closed 80 0,00341
0,00321 0,00285
0,00284 10
10 10
10 1,39
1,42 1,58
1,67 1480.3
1512.2 16826
17785 Laminar
Laminar Turbulen
Turbulen Hasil perhitungan
Universitas Sumatera Utara
149 Gambar 4.42 Hubungan kecepatan aliran dengan Bilangan Reynolds
Dari Gambar 4.42 dapat dilihat bilangan Reynolds berbanding lurus dengan kecepatan aliran. Artinya bilangan Reynolds meningkat seiring dengan bertambahnya
kecepatan aliran dan perubahan kapasitas. Hasil perhitungan kecepatan aliran dengan asumsi diamater pipa isap tetap menunjukkan bahwa kecepatan aliran tertinggi
sebesar 1,67 ms pada bilangan Reynolds 17785. Kondisi ini menunjukkan bilangan Reynolds meningkat jika kecepatan ditambah. Peningkatan kecepatan ini membuat
suatu fluida cendrung menjadi aliran turbulensi. Pada saat fluida menjadi turbulensi peningkatan kecepatan dimanfaatkan untuk meningkatkan energi.
Universitas Sumatera Utara
150
4.12. Hubungan Bilangan Reynolds terhadap Perilaku Getaran
Kategori