LAPORAN RESMI

PRAKTIKUM LANJUT TEKNIK KIMIA

( PLTK )

JUDUL : EFFLUX TIME

ASISTEN : IBNUL

OLEH :

KELOMPOK 7 :

FATWAH M MADANG (08020028)

ABUBAKAR BAHRUDIN (08020007)

YOSEP SAPUTRA (08020023)

LABORATURIUM SATUAN OPERASI

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS AHMAD DAHLAN

YOGYAKARTA

EFFLUX TIME

I. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan nilai faktor koresi terhadap waktu pengosongan yang di hitung

secara teori

II. LANDASAN TEORI

Effulux time adalah waktu yang di perlukan untuk penurunan cairan dalam tangki

melalui pipa vertikal pada dasar tangki karena gaya beratnya sendiri.waktu penurunan

cairan itu dapat di pikirkan dengan persamaan teoritis yang kemudian di kalikan dengan

suatu faktor koreksi untuk mendapatkan waktu penurunan sesunggunya.

Tangki penampung cairan biasanya ditempatkan pada kantungan tertentu

sehingga untuk mengalirkan cairan cukup menggunakan gaya beratnya sendiri,dengan

cara ini maka dapat di lakukan penghematan pada biyaya penggunaan pompa.

Apabila aliran fluida dengan kelipata yang sama mengalir masuk ke dalam sebuah

pipa maka pada dinding pipa akan terbentuk lapisan batas.fluida yang mengalir dari

ruang yang besar akan masuk kedalam pipa kecil sehingga pada enterncc akan terjadi

friksi antara fluida yang mengalirdengan dinding pipa.

Pada aliran fluida dalam pipa faktor gesikan harus di perhatikan faktor ini akan

mempengaruhi untuk yang di perlukan zat cair untuk melewati pipa dengan panjang

tertent.friksi yang terjadi semakin lama akan semakin besar dengan bertambahnya

panjang pipa.friksi biasanya di nyatakan dalam panjang ekivalen terhadap pipa lukus.

(Mortom,1999)

Faktor yang mempengaruhi bilangan Reynold dan masa transisi lamiler ke aliran

turbulin adalah:

1. Tekanan aliran

2. Aliran turbalin bebas

3. Aliran terlalu cepat

4. Temperatur dinding di lakukan dinding.

Jenis aliran flida dapat di ketahui dengan menggunakan bilangan peynold

(Re).untuk aliran laminer (Re>400). Untuk aliran terbulen Re>4000 dan dengan pipa

kekasaran 0,000,005. (maryudi,2005)

Faktor yang bekerja sepanjang pipa,akan Menyebabkan penurunan head(tenaga

persatuan berat).fluida yang mengalir sepnjang pipa.rumus penuruna head di ajukan ole

D’archy sebagai berikut:

H = f l v

2g Dp

Harga f tergantung dari jenis aliran yang terjadi di dlam pipa.untuk aliran lenier

(Re >210) ............... (brown,1950)

f = 64ℜ

Dengan Re =p v d

m

Untuk aliran turbulen,dengan Re>400 dan pipa dengan kekasaran 0,000005

F = 4.0,0791ℜ0,25 ......... (brown,1950)

Adapun variabel -variabel Yang berpengaruh pada waktu pengosongan tangki (t)

adalah:

a. Tinggi cairan dalam tangki (h)

b. Panjang pipa (l)

c. Diameter tangki (Dt)

d. Diameter pipa (Dp)

e. Percepatan gravitasi (g)

f. Viseositas fluida

g. Densitas fluida (ρ)

harga faktor karesi merupakan fungsi dari besaran-besaran yang berpengaruh,

besar peubah yang di tinju adalah L (panjang) dan D (diameter). (martono,1999)

III. ALAT DAN BAHAN

A. Alat :

1. Tangki

2. Kaca penara tinggi larutan

3. Pipa kaca

4. Penampung larutan

5. Penyangga

2

1

3

5

4

Gmbar 1. Rangkaian alat percobaan efflux time

B. Bahan :

Bahan yang digunakan adalah Air Kran

IV. CARA KERJA

A. Menentukan Sifat Fisis Larutan

1. Menentukan sifat fisis air dengan menggunakan air Kran sebagai

pembanding,menggunakan masing-masing cairan untuk menentukan densitas

dengan menimbang masing-masing cairan piknometer.

2. Menentukan Viscositas dengan menggunakan viscometer ostwald dengan

mengukur waktu alirnya

B. Mengukur waktu Pengosongan Tangki

1. Mengukur diameter masing-masing pipa dengan jangka sorong

2. Mengukur diameter tangki dan panjang pipa dengan penggaris

3. Memasukan air kran kedalam tangki dengan menyumbat ujung pipa agar cairan

tidak keluar

4. Mengukur tinggi larutan mula-mula melalui pipa penera

5. Mencatat waktu yang dibutuhkan untuk setiap interface penurunan ketinggian

cairan dalam tangki

6. Melalukan dengan memvariasi diameter pipa untuk panjang pipa yang sama

V. DATA PERCOBAAN

Suhu kamar : 30 C

Berat piknometer kosong : 11,41 gram

Berat Piknometer + aquades : 21,23 gram

Berat Piknometer + air : 21,44 gram

Diameter Tangki : 38 cm

Tinggi Cairan Mula-mula : 25 cm

Beda tinggi (ΔH) : 5 cm

Waktu Alir dalam viscositas

Daftar I. Hubungan antara Waktu alir antara air suling dengan larutan dalam viscositas

No Air Kran (detik) Aquades (detik)

1 10,03 10,03

2 9,28 9,28

3 9,97 9,88

Daftar II. Hubungan antra diameter pipa (dp) dengan Waktu pengamatan tangki

No Dp (cm)

Waktu pengosongan (detik)

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

1 9,34 9,34 9,26 8,03 11,11 11,28

2 18,94 18,94 18,87 19,45 21,28 22,21

3 79,39 79,39 75,82 82,45 85,69 94,70

Daftar III. Hubungan antara Panjang pipa (L) dengan waktu pengosongan tangki

No L (cm)

Waktu pengosongan tangki (detik)

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

1 23 12,27 11,45 11,66 10,96 12,89

2 18,5 11,95 11,54 11,87 12,67 13,62

3 13,5 11,77 11,55 12,55 12,95 13,79

4 8,4 12,41 12,45 13,28 14,10 15,59

VI. ANALISA DATA

1. Menentukan densitas larutan pada t°C

ρ aquades, T°C = .. . . . . . . .

ρ Air = (berat piknometer+air ) – (berat piknometer kosong)

(berat piknometer+aquades )−(berat piknometer kosong) x ρ aquades

2. Menentukan viscositas cairan pada T°C air

μ aquades, T°C = . . . . . . . .

t aquades = rata-rata waktu alir aquades

t air = rata-rata waktu alir air

μ air = ρ air∗t air

ρ aquades∗t aquades x μ aquades

3. Menentukan jenis aliran

Re = ρ∗DT ²∗ΔH

μ∗Dp∗tP

Dimana : Re = Bilangan Reynold

Ρ = Densitas, g/cmᶟ

DT = Diameter tangki, cm

DP = Diameter pipa, cm

ΔH = Beda tinggi, cm

μ = viscositas poise, g/cmᶟ

tp = waktu pengosongan tangki (detik)

4. Menghitung Efflux time

a. Aliran laminer (Re<2100)

ts = 8∗μ∗L∗RT ²

ρ∗g∗Rp ⁴ Ln [ L+H 1L+H 2 ]

dimana : RT = jari-jari tangki. Cm

Rp = jari-jari pipa, cm

g = percepatan gravitasi, = 980 cm/detik²

b. Aliran transisi (2100<Re<4000) dan aliran turbulen (Re<4000)

ts = 73 [ DT

DP ]² C [ ( L+H 1 )−( L+H 2 ) ]

dengan C = [0,0791∗L Ƞ2∗ρ∗g Rp ]

5. Menghitung Faktor Koreksi ( Ƞi )

Ƞ = tpts

Dimana : tp = Efflux time hasil pengamatan

ts = Efflux time hasil perhitungan

VII. PERHITUNGAN

A. Panjang Sama dengan Variasi diameter pipa

1. Menetukan Densitas air suling pada T°C

ρ aquades 30°C = 0,9957139 gr/ml

ρ air = (berat pikno+air ) – (berat piknometer kosong )

(berat pikno+aquades )−(berat piknometer kosong ) x ρ aquades

= (21,24−11,41) cm(21,23−11,41 ) cm

x 0,9957139 gr/ml

= 0,99671395 gr/ml

2. Menentukan Viscositas air pada T°C

t alir air rata-rata = (10,03+9,28+9,79 )

3 = 9,76 detik

t alir aquades rata-rata = (10,03+9,28+9,88 )

3 = 9,73 detik

μ aquades pada T = 30°C = 0,0085 gr/cm s

μ air = ρ air∗t air

ρ aquades∗t aquades x 0,0085

= (0,99671395 ) (9,76 )(0,9967139 ) (9,73 )

x 0,0085

= 0,0085262 gr/cm.s

3. Menentukan jenis Aliran

Contoh perhitungan diambil dari percobaan I, daftar II, dengan waktu

pengosongan tangki (H0-H1) = 9,34 detik

Re = ρ air∗DT ²∗ΔH

μair∗Dp∗tp

= (0,99671395 ) (38 ) ² (5 )

(0,0085262 ) (1,75 ) (9,34 )

= 51637,74798

Dengan cara yang sama diperileh hasil seperti daftar IV.

4. Mencari Efflux time

Karena dari hasil percobaan terlihat jenis aliran yaitu transisi dan turbulen, maka

efflux time dihitung dengan rumus :

ts = 73 [ DT

DP ]² C [ ( L+H 1 )−( L+H 2 ) ]

dengan C = [0,0791∗L Ƞ2∗ρ∗g Rp ]

Contoh diambil dari data percobaan I daftar II dengan waktu pengosongan tangki

(H0-H1) = 9,34 detik

Diketahui :

L= 3,2 cm Rp = 0,875 H2 = 20 ml

μ = 0,0085262 gr/cm s Dp = 1,75 ρ = 0,99671395 gr/ml

DT = 38 cm g = 980 cm/detik² H1 = 25 ml

C = [ (0,0791 ) (3,2 ) (0,008562 )2 (0,99671395 ) (980 ) (0,875 ) ]

= 0,004496 cm detik

ts = 73 [ DT

DP ]² C [ ( L+H 1 )−( L+H 2 ) ]

= 73 [ 38

1,75 ]² 0,004496 [ (3,2+25 )− (3,2+20 ) ]

= 1,66028 detik

Dengan cara yang sama dapat diperoleh hasil seperti daftar IV

5. Menghitung Faktor Koreksi ( Ƞ )

Dengan tp = 9,34 detik dan ts = 1,66028 detik

Ƞ = tstp

= 1,66028

9,34

= 0,17776 detik

Dengan cara yang sama dapat diperoleh hasil seperti daftar IV

Daftar IV. Hubungan antars Dp,tp,Re,jenis aliran,ts,dan Ƞ pada panjang pipa

tetap (L=3,2cm)

H0-H1 (cm) Dp (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 1,75 9,34 51637,74798 turbulen 1,660283 0,17776

20-15 1,75 9,26 52083,8624 turbulen 1,88023 0,20305

15-10 1,75 8,03 60061,8624 turbulen 2,205637 0,27467

10-5 1,75 11,11 43411,03206 turbulen 2,75833 0,24827

5-0 1,75 12,28 42756,7878 turbulen 4,0444 0,35855

H0-H1 (cm) Dp (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 1,24 18,94 35937,723 turbulen 9,03333 0,4769

20-15 1,24 18,87 36071,037 turbulen 4,78975 0,2538

15-10 1,24 19,49 34923,575 turbulen 5,618697 0,2883

10-5 1,24 21,28 31985,925 turbulen 7,02665 0,3302

5-0 1,24 22,21 30646,577 turbulen 10,3028 0,4639

H0-H1 (cm) Dp (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 0,41 79,39 25930,003 turbulen 85,2849 1,0743

20-15 0,41 75,82 27150,922 turbulen 96,5831 1,2738

15-10 0,41 82,45 24967,652 turbulen 113,2985 1,37415

10-5 0,41 85,69 24023,607 turbulen 141,689 1,6535

5-0 0,41 94,70 21737,9399 turbulen 207,7521 2,1938

Daftat V. Hubungan antara L,Dp,L/Dp dan Ƞ pada panjang pipa tetap ( L= 3,2 cm )

L (cm) Dp (cm) L/Dp

Faktor Koreksi Ƞ

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

3,2 1,75 1,8286 0,17776 0,20305 0,27467 0,24827 0,35855

3,2 1,24 2,581 0,47605 0,2538 0,2883 0,3302 0,4639

3,2 0,41 7,805 1,0743 1,2738 1,37415 1,6535 2,1938

Nilai C pada :

D= 1,75 0,00449 D= 1,25 0,00575

D= 0,41 0,01267

B. Diamer Tetap dengan variasi Panjang pipa

1. Menentukan densitas air suling pada T°C

ρ aquades 30°C = 0,9957139 gr/ml

ρ air = (berat pikno+air ) – (berat piknometer kosong )

(berat pikno+aquades )−(berat piknometer kosong ) x ρ aquades

= (21,24−11,41) cm(21,23−11,41 ) cm

x 0,9957139 gr/ml

= 0,99671395 gr/ml

2. Menentukan Viscositas air pada T°C

t alir air rata-rata = (10,03+9,28+9,79 )

3 = 9,76 detik

t alir aquades rata-rata = (10,03+9,28+9,88 )

3 = 9,73 detik

μ aquades pada T = 30°C = 0,0085 gr/cm s

μ air = ρ air∗t air

ρ aquades∗t aquades x 0,0085

= (0,99671395 ) (9,76 )(0,9967139 ) (9,73 )

x 0,0085

= 0,0085262 gr/cm.s

3. Menentukan jenis Aliran

Contoh perhitungan diambil dari percobaan II, daftar III, dengan waktu

pengosongan tangki (H0-H1) = 12,27 detik

Re = ρ air∗DT ²∗ΔH

μair∗Dp∗tp

= (0,99671395 ) (38 ) ² (5 )

(0,0085262 ) (1,62 ) (12,27 )

= 42461,23692

Dengan cara yang sama diperioleh hasil seperti daftar VI.

4. Mencari Efflux time

Karena dari hasil percobaan terlihat jenis aliran yaitu transisi dan turbulen, maka

efflux time dihitung dengan rumus :

ts = 73 [ DT

DP ]² C [ ( L+H 1 )−( L+H 2 ) ]

dengan C = [0,0791∗L Ƞ2∗ρ∗g Rp ]

Contoh diambil dari data percobaan II daftar III dengan waktu pengosongan

tangki (H0-H1) = 12,27 detik

Diketahui :

L= 23 cm Rp = 0,875 H2 = 20 ml

μ = 0,0085262 gr/cm s Dp = 1,75 ρ = 0,99671395 gr/ml

DT = 38 cm g = 980 cm/detik² H1 = 25 ml

C = [ (0,0791 ) (23 ) (0,008562 )2 (0,99671395 ) (980 ) (0,81 ) ]

= 0,01466216 cm detik

ts = 73 [ DT

DP ]² C [ ( L+H 1 )−( L+H 2 ) ]

= 73 [ 38

1,62 ]² 0,01466216 [ (23+25 )−(23+20 ) ]

= 4,55477 detik

Dengan cara yang sama dapat diperoleh hasil seperti daftar VI

5. Menghitung Faktor Koreksi ( Ƞ )

Dengan tp = 9,34 detik dan ts = 1,66028 detik

Ƞ = tstp

= 4,55477

12,27

= 0,37121193 detik

Dengan cara yang sama dapat diperoleh hasil seperti daftar VI

Daftar VI. Hubungan antars L,tp,Re,jenis aliran,ts,dan Ƞ pada panjang Diameter

tetap (D=1,62cm)

H0-H1 (cm) L (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 23 12,27 42461,237 turbulen 4,5548 0,371212

20-15 23 11,45 45502,129 turbulen 4,8686 0,4252

15-10 23 11,66 44682,622 turbulen 5,2503 0,4503

10-5 23 10,96 47536,4395 turbulen 5,7276 0,5226

5-0 23 12,89 40418,88 turbulen 6,347 0,4924

H0-H1 (cm) L (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 18,5 11,95 43598,274 turbulen 4,26898 0,3572

20-15 18,5 11,54 45147,2597 turbulen 4,5991 0,3985

15-10 18,5 11,87 43892,11264 turbulen 5,0106 0,4221

10-5 18,5 12,67 41120,7085 turbulen 5,5427 0,4375

5-0 18,5 13,62 38252,524 turbulen 6,2668 0,460

H0-H1 (cm) L (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 13,5 11,77 44265,028 turbulen 3,8413 0,326

20-15 13,5 11,55 45108,171 turbulen 4,185 0,362

15-10 13,5 12,55 41513,895 turbulen 4,629 0,3689

10-5 13,5 12,95 40231,612 turbulen 5,234 0,4042

5-0 13,5 13,79 37780,956 turbulen 6,1237 0,444

H0-H1 (cm) L (cm) tp (detik) Re Jenis aliran ts (detik) Ƞ

25-20 8,4 12,41 41982,222 turbulen 3,1971 0,258

20-15 8,4 12,45 41847,339 turbulen 3,5379 0,2842

15-10 8,4 13,28 39231,881 turbulen 4,0022 0,3013

10-5 8,4 14,10 36950,310 turbulen 4,6865 0,332

5-0 8,4 15,59 33418,818 turbulen 5,83996 0,375

Daftat V. Hubungan antara L,Dp,L/Dp dan Ƞ pada Diameter pipa tetap (D= 1,62 cm )

L (cm) Dp (cm) L/Dp

Faktor Koreksi Ƞ

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

32 1,62 14,197 0,371212 0,4252 0,4503 0,5226 0,4924

18,5 1,62 11,4197 0,3572 0,3985 0,4221 0,4375 0,460

13,5 1,62 8,333 0,326 0,362 0,3689 0,4042 0,444

8,4 1,62 5,183 0,258 0,2842 0,3013 0,332 0,375

Nilai C pada :

L= 23 0,0148

L= 18,5 0,0130

L= 13,5 0,0129

L = 8,4 0,0083

VIII. PEMBAHASAN

Dari hasil percobaan diatas dapat dijelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi

efflux time yaitu :

1. Tinggi Cairan

Semakin tinggi permukaan cairan dalam tangki,maka semakin cepat waktu

pengosongan tangki, Hal ini disebababkan karena adanya perbedaan berat jenis

cairan,yang mana gaya berat relatif besar

2. Panjang pipa

3. Diameter Pipa

Semakin besar diameter pipa,maka waktu pengosongan tangki akan semakin

cepat,Hal ini disebabkan karena adanya luas penampang pipa,semakin luas

penampangnya ,maka semakin cepat cairan yang keluar sehingga tangki akan

semakin cepat kering.

4. Percepatan grafitasi

Tempat dengan gaya grafitasi tinggi, maka tangki mempunyai waktu

pengosongan yang cepat.

Waktu pengosongan tangki tidak terlalu dipengaruhi oleh densitas dan

viscositas. Harga densitas dan viscositas digunakan untuk menentukan bilangan

Reynold (Re) yang kemudian digunakan untuk mengetahui jenis aliran. Re tidak

mempengaruhi waktu pengosongan tangki dan nilai faktor koreksi.

Faktor koreksi dapat dicari dari perbandingan nilai efflux time hasil

pengamatan dengan nilai efflux time hasil perhitungan. Nilai dari efflux time hasil

pengamatan (tp) dengan nilai efflux time hasil perhitungan (ts) berdasarkan

pehitungan selalu berbeda, hal ini disebabkan oleh :

1. Adanya Vortex = Arus pusaran (vortex) menyebabkan terhambatnya laju aliran

voltex tergantung diameter pipa dan panajng pipa

2. Adanya asumsi = - kerja sumbu diambaikan

- Freksi oleh dinding pipa diabaikan

IX. KESIMPULAN

Dari hasil percobaan diatas dapat disimpulkan bahwah :

1. Densitas air (ρ air) = 0,99671395 gr/ml

2. Viscositas air (μ air) = 0,0085262

3. Jenis aliran adalah turbulen karena Re > 4000

4. Pada panjang pipa tetap (L=3,2 cm) dan variasi diameter diperoleh faktor koresksi :

Dp (cm)

H0-H1 (cm)

25-20 20-15 15-10 10-5 5-0

1,73 0,17776 0,20305 0,27467 0,24827 0,35855

1,24 0,47605 0,2538 0,2883 0,3302 0,4639

0,41 1,0743 1,2738 1,37415 1,6532 2,1938

5. Pada diameter pipa tetap (D=1,62 cm) dan variasi panjang pipa diperoleh faktor

koreksi :

L (cm)

H0-H1 (cm)

25-20 20-15 15-10 10-5 5-0

23 0,371212 0,4257 0,4503 0,5226 0,4924

18,5 0,3572 0,3985 0,4221 0,4375 0,461

13,5 0,326 0,362 0,3682 0,4042 0,444

8,4 0,258 0,2842 0,3013 0,332 0,375

X. DAFTAR PUSTAKA

Brow, G,G katz. Fourt, A,S and Seneidecoind,R, 1950 “ Unit Operasition “, Modern

Asia Edition, charles E, Tuttle co, Tokyo

Maryadi, 2005 “ Operasi Teknik Kimia I “, Universitas Ahmad Dahlan Yogyakarta

Setyawan, Martomo, 1999 “ Buku Petunjuk Praktikum Lanjut Teknik Kimia “,

Universitas Ahmad Dahlan, Yogyakarta

LAPORAN SEMENTARA

EFFLUX TIME

Suhu kamar : 30°C

Berat piknometer kosong : 11,41 gram

Berat Piknometer + aquades : 21,23 gram

Berat Piknometer + air : 21,44 gram

Diameter Tangki : 38 cm

Tinggi Cairan Mula-mula : 25 cm

Beda tinggi (ΔH) : 5 cm

Waktu Alir dalam viscositas

No Air Kran (detik) Aquades (detik)

1 10,03 10,03

2 9,28 9,28

3 9,97 9,88

Waktu pengosongan, L = 3,25 cm

No Dp (cm)

Waktu pengosongan (detik)

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

1 9,34 9,34 9,26 8,03 11,11 11,28

2 18,94 18,94 18,87 19,45 21,28 22,21

3 79,39 79,39 75,82 82,45 85,69 94,70

Waktu pengosongan, Do = 1,62 cm

No L (cm) Waktu pengosongan tangki (detik)

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H5

1 23 12,27 11,45 11,66 10,96 12,89

2 18,5 11,95 11,54 11,87 12,67 13,62

3 13,5 11,77 11,55 12,55 12,95 13,79

4 8,4 12,41 12,45 13,28 14,10 15,59

Yogyakarta, 30 November 2010

Asisiten Praktikan

Kelompok 7

Fatwah M Madang

(IBNUL) Abubakar Bahrudin

Yosep Saputra

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H50

0.5

1

1.5

2

2.5

Grafik 1.Hubungan antara L/Dp dan μ pada panjang tetap (L=3,2 cm)

Series1Series2Series3

H0-H1 H1-H2 H2-H3 H3-H4 H4-H50

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

Grafik 2. Hubungan antara L/Dp dan μ pada diameter pipa tetap (D = 1,62 cm)

Series1Series2Series3Series4