Makalah Venturi [PDF]

Citation preview

NAMA



: FRANSISKUS F.W



NIM



: D1121141002



PRODI



: TEKNIK KIMIA



MK



: PENGENDALIAN PROSES TEKNIK KIMIA



DOSEN



: RIYSAN OCTY SHALINDRY, S.Si., M.Eng.



FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS TANJUNGPURA PONTIANAK TAHUN 2016/2017



VENTURI METER Venturi Meter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa U. Venturi Meter memiliki kerugian karena harganya mahal, memerlukan ruangan yang besar dan rasio diameter throatnya dengan diameter pipa tidak dapat diubah. Alat ini dapat dipakai untuk mengukur laju aliran fluida, misalnya menghitung laju aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa. Venturimeter digunakan sebagai pengukur volume fluida misalkan minyak yang mengalir tiap detik. Venturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan kecepatan.



Untuk sebuah venturi meter tertentu dan sistem manometer tertentu, kecepatan aliran yang dapat diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran berubah maka diameter throatnya dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.



Untuk Venturi Meter ini dapat dibagi 4 bagian utama yaitu : a. Bagian Inlet Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang tekanan awal ditempatkan pada bagian ini. b. Inlet Cone Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida. c. Throat (leher) Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone. Pada Venturi meter ini fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet cone. Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada bagian inlet cone fluida akan mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau semakin mengecil kebagian throat. Kemudian fluida masuk kebagian throat inilah tempat-tempat pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu fluida akan melewati bagian akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada pada throat, dan pada Outlet cone ini tekanan kembali normal. Jika aliran melalui venturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen dalam tekanan. Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. Gesekan tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang dirancangan dengan tepat Alat ukur venturi dimasukkan ke dalam aliran cairan, yang rapat massanya ρ. Alat ini terdiri dari pipa seperti di tunjukkan pada gambar di bawah. Penampang pipa di bagian pinggir yang lebar adalah A1 sedangkan penampang pipa di bagian penyempit adalah A2. perhatikan titik (1) dan (2) pada gambar. Di titik (1) kecepatan aliran adalah v1 , luas penampang A1 ,sedangkan Di titik (2) kecepatan aliran adalah v2 , luas penampang



A2.Perbedaan ketinggian (1) dan (2) adalah sama dengan 0 atau h1=h2. Alat (pipa) dilengkapi pipa U yang diisi dengan cairan yang rapat massanya ρ’ (misal air raksa).



Kelebihan dan Kekurangan Venturi



Kelebihan • Rugi tekanan (pressure loss) permanan relatif rendah dari pada orifice atau flow nozzle • Dapat digunakan untuk mengukur cairan yang mengandung endapan padatan (solids). Kekurangan • Tidak tersedia pada ukuran pipa dibawah 6 inches. • Harga relatif mahal



Cara Kerja Venturi Meter Fluida yang mengalir dalam pipa mempunyai massa jenis ρ. Kecepatan fluida mengalir pada pipa sebelah kanan, maka tekanan pada pipa sebelah kiri lebih besar. Perbedaan tekanan fluida di dua tempat tersebut diukur oleh manometer yang diisi dengan fluida dengan massa jenis ρ’ dan manometer menunjukkan bahwa perbedaan ketinggian permukaan fluida di kedua sisi adalah H. Lubang yang menuju ke kaki kanan manometer, tegak lurus dengan aliran udara. Karenanya, laju aliran udara yang lewat di lubang ini (bagian tengah) berkurang dan udara berhenti ketika tiba di titik 2. Dalam hal ini, v2 = 0. Tekanan pada kaki kanan manometer sama dengan tekanan udara di titik 2 (P2). Ketinggian titik 1 dan titik 2 hampir sama (perbedaannya tidak terlalu besar) sehingga bisa diabaikan. Ingat ya, tabung pitot juga dirancang menggunakan prinsip efek venturi. Mirip seperti si venturi meter, bedanya si tabung petot ini dipakai untuk mengukur laju gas alias udara. Karenanya, kita tetap menggunakan persamaan efek venturi.



Penerapan Alat Ukur Venturi Meter Venturimeter biasa digunakan untuk pengaturan aliran bensin dalam system pengapian pada kendaraan bermotor.



Penerapan Hukum Bernoulli Penerapan Hukum Bernoulli, perhatikanlah Gambar 7.27. Suatu fluida bergerak dari titik A yang ketinggiannya h1 dari permukaan tanah ke titik B yang ketinggiannya h2dari permukaan tanah. Pada pelajaran sebelumnya, Anda telah mempelajari Hukum Kekekalan Energi Mekanik pada suatu benda. Misalnya, pada benda yang jatuh dari ketinggian tertentu dan pada anak panah yang lepas dari busurnya. Hukum Kekekalan Energi Mekanik juga berlaku pada fluida yang bergerak, seperti pada Gambar 7.27.



Gambar 7.27 Fluida bergerak dalam pipa yang ketinggian dan luas penampangnya yang berbeda. Fluida naik dari ketinggian h1 ke h2 dan kecepatannya berubah dari v1 ke v2. Di ujung pipa satu, mengalir air dengan volume ΔV, bila kerapatan air adalah ρ maka massa pada volume tersebut adalah Δm = ΔVρ. Tenaga potensial yang dimiliki massa adalah U = Δmgh. Fluida tak termampatkan maka pada ujung yang lainnya keluar air dengan volume yang sama dan massa yang sama. Ujung kedua memiliki ketinggian yang berbeda dengan ujung pertama. Dengan demikian, tenaga potensialnya berbeda meskipun massanya sama. Jika massa Δm bergerak dari ujung 1 ke ujung 2 maka massa mengalami perubahan tenaga potensial sebesar,



Perubahan tenaga kinetik massa:



Saat fluida di ujung kiri fluida mendapat tekanan P1dari fluida di sebelah kirinya, gaya yang diberikan oleh fluida di sebelah kirinya adalah F1= P1A1. Kerja yang dilakukan oleh gaya ini adalah:



Pada saat yang sama fluida di bagian kanan memberi tekanan kepada fluida ke arah kiri. Besarnya gaya karena tekanan ini adalah F2= -P2A2. Kerja yang dilakukan gaya ini.



Kerja total yang dilakukan gaya di sebelah kiri dan sebelah kanan ini adalah:



Masih ingatkah dengan teorema kerja dan energi:



Setelah dimasukan akan diperleh:



kita bagi kedua ruas dengan ΔV kita memperoleh:



kita bisa mengubah persamaan tersebut menjadi:



Secara lengkap, Hukum Bernoulli menyatakan bahwa jumlah tekanan, energi kinetik per satuan volume, dan energi potensial per satuan volume memiliki nilai yang sama di setiap titik sepanjang aliran fluida ideal. Persamaan matematisnya, dituliskan sebagai berikut.



p + ½ ρv2 +ρgh =konstan atau



dengan: p = tekanan (N/m2), v = kecepatan aliran fluida (m/s), g = percepatan gravitasi (m/s2), h = ketinggian pipa dari tanah (m), dan ρ = massa jenis fluida.



Penerapan Persamaan Bernoulli Hukum Bernoulli diterapkan dalam berbagai peralatan yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Berikut uraian mengenai cara kerja beberapa alat yang menerapkan Hukum Bernoulli. Alat ukur venturi (venturimeter) dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur laju aliran suatu zat cair. Suatu zat cair dengan massa jenis ρ mengalir melalui sebuah pipa dengan luas penampang A1 pada daerah (1). Pada daerah (2), luas penampang mengecil menjadi A2. Suatu tabung manometer (pipa U) berisi zat cair lain (raksa) dengan massa jenis ρ’ dipasang pada pipa. Perhatikan Gambar 7.28. Kecepatan aliran zat cair di dalam pipa dapat diukur dengan persamaan.



Gambar 7.28 Penampang pipa menyempit di 2 sehingga tekanan di bagian pipa sempit lebih kecil dan fluida bergerak lebih lambat.



Contoh soal venturi meter Pipa venturi meter yang memiliki luas penampang masing-masing 8 × 10–2 m2 dan 5 × 10–3 m2 digunakan untuk mengukur kelajuan air. Jika beda ketinggian air raksa di dalam kedua manometer adalah 0,2 m dan g = 10 m/s2, tentukanlah kelajuan air tersebut ( ρ raksa = 13.600 kg/m3). Jawab Diketahui: A1 = 8 × 10–2 m2, A2 = 8 × 10–3 m2, h = 0,2 m, dan g = 10 m/s2.



v = 0,44 m/s



Daftar Pustaka Arikunto, S. (1999). Mekanika Fluida. Jakarta: Rineka Cipta. Ruseffendi. (1992). Alat-Alat Ukur Zat Cair. Jakarta: Depdikbud Sinaga, M. et al. (1992). Mekanika Fluida. 2. Jakarta: Erlangga Suherman, E. et al (2001). Alat-Alat Ukur Mekanik. Bandung: Jica UPI Wijaya, C. dan Rusyan, T. (1997). Venturi Meter. Bandung: Remaja Rosdakarya. https://fluidadinamis.blogspot.com/2011_04_26_archive.html https://dc364.4shared.com/doc/I_J5-ts3/preview.html https://budisma.web.id/materi/sma/fisika...xi/penerapan-hukum-bernoulli/ https://html.scribd.com/doc/89575009/Alat-Ukur-Debit-Saluran-Tertutup-Baru https://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18295/.../Chapter%20II.pdf https://nusantarastore.com/.../prinsip-kerja-venturimeter-dengan-manometer



www.pdfsearchenginepro.com/pdf/dasar-alat-pengukuran.html https://issuu.com/hmtk-ttftiuii/docs/alat_ukur www.slideshare.net/NurLatifah1/venturimeter-dan-tabung-pitot