Pressure Drop - Teknik Mesin | ULM

SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN: 2058-4218
KATA PENGANTAR
Puji syukur pada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas Berkat dan Rahmat-Nya
proceedings Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di Industri (SENIATI) 2016,
dapat selesai dan diterbitkan. Seminar Nasional dengan tema “Green Technology Innovation”
diselenggarakan pada tanggal 6 Pebruari 2016, di ruang Amphi lantai 3 Gedung Kuliah Teknik
Elektro, Kampus 2 Institut Teknologi Nasional Jl. Raya Karanglo Km.2 Malang.
Seminar Nasional (SENIATI) 2016 ini bertujuan sebagai sarana para akademisi,
praktisi, masyarakat pemerhati di bidang teknologi industri, pemerintah dan industri dalam
menyampaikan hasil penelitian dan pengabdian masyarakat di bidang teknologi industri. Selain
itu juga sebagai sarana pengembangan riset dan penerapannya di bidang teknologi industri dalam
upaya pengembangan teknologi yang ramah lingkungan.
Di dalam proceeding ini, berisi artikel ilmiah yang dipresentasikan oleh peserta Seminar
Nasional (SENIATI) 2016, yang berasal dari berbagai daerah di Indonesia. Artikel ilmiah
tersebut merupakan hasil penelitian dan pengabdian masyarakat para peserta Seminar Nasional
(SENIATI) 2016.
Akhir kata, kami sangat berterimakasih kepada semua sponsor, para peserta Seminar
Nasional (SENIATI) 2016, dan semua pihak yang telah berpartisipasi dan membantu kami.
Semoga proceedings ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan Green Technology di
Indonesia.
Hormat Kami.
Panitia SENIATI 2016
i
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN: 2058-4218
Daftar Isi
KATA PENGANTAR
DAFTAR ISI A; B; C
i
ii
A. JURUSAN TEKNIK MESIN
A. JURUSAN MESIN
No
Nama
Judul
HALAMAN
Pengaruh Perubahan Posisi Sumber Eksitasi dan
Massa DVA dari Titik Berat Massa Beam
terhadap Karakteristik Getaran Translasi dan
Rotasi
Tumbukan Droplet Nira Tebu Pada Plat
Alumunium Panas
Pengaruh Radius Bending Terhadap Perubahan
Struktur Mikro
Analisis Emisi Gas Rumah Kaca (CO2)
Angkutan Antar Kota Dalam Propinsi (AKDP) di
Jawa Timur
Pengaruh Besarnya Medan Magnet Dalam Aliran
Fluida Bahan Bakar Terhadap Performance
Pembakaran
Perancangan Konstribusi Sumber Hybrid Power
Menggunakan Photo Voltaic Skala Kecil Untuk
Charging Station
A.1
1
Abdul Rohman, Harus Laksana
Guntur
2
L. Mustiadi, Abi Dwi Hastono
3
4
Achmad Taufik, Pratikto, Agus
Suprapto, Ahmad As'ad Sonief
Agung Nugroho, Burhan Fazzry
5
Agus Sudibyo
6
Andi Rahmadiansah, Ridho
Hantoro, Prabowo, Anton Dimas
7
Aprillita Putri, Nur Aini Masruroh
Pengukuran Produktivitas Perusahaan dengan
Metode Data Envelopment Analysis Berbasis
Performance Prism
A.7
8
Arif Kurniawan
A.8
9
Asroful Anam
Studi Eksperimen Pemanfaatan Panas Buang
Kondensor untuk Pemanas Air
Pengaruh Variasi Ketinggian Aliran Sungai
Terhadap Kinerja Turbin Kinetik Bersudu
Mangkok Dengan Sudut Input 10 o
10
Basuki Widodo, Anang Subardi,
Gede Sesrawan Yasa
Analisa Hasil Lasan Stud Welding Pada BAJA
AISI 304 DAN BAJA XW 42 TERHADAP
Kekuatan Tarik Dan Kekerasan
A.10
11
Boedijanto
Pelatihan Pengolahan Limbah Kertas Dengan
Menggunakan Alat Penghancur Di Desa
Merjosari Kecamatan Lowokwaru Kota Malang
A.11
ii
A.2
A.3
A.4
A.5
A.6
A.9
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN: 2058-4218
12
13
Budi Luwar Sanjoto, Imam
Syafril, Sri Murwanti, Agung
Subyakto, Nur Husodo, Agus
Surono, Miftahul Ahzabuddin,
Muhammad Luqman Hakim
Burhan Fazzry, Agung Nugroho
14
Denny M.E. Soedjono, Arino
Anzip, Giri Nugroho, Rini Ulfaida
15
Deni Ferdian, Derry Rahma Yoda,
Yus Prasetyo, Teguh Prasetyo,
Bambang Suharno
16
Duddy Arisandi
17
Eko Edy Susanto, Anang Subardi,
Daniel Setiawan
18
Ferdiansyah Iqbal Rafandi,
Muhammad Bahtiyar Firdaus,
Rizqi Ilmal Yaqin, Budi Agung
Kurniawan, Mas Irfan P. Hidayat
Galih Damar Pandulu, Esti
Widodo
19
20
21
22
23
24
Gerald Adityo Pohan, Suyitno, dan
Budi Arifvianto
Halim Widya Kusuma, Rengga
Dwi Cahya Hidayat, Muh
Hamdani, Mochamad Faisal
Abda’u
Hari Subiyanto, Subowo, Gathot
DW, Syamsul Hadi
Helmy Purwanto, Rudy Soenoko,
Anindito Purnowidodo, Agus
Suprapto
Heru Harsono, I.N.G.Wardana,
A.A.Sonief, Darminto
Penerapan Mesin Pewarnaan Kain Batik Tulis
Pada Industri Kecil “Peri Kecil” Batik Bangkalan
Madura
A.12
Pengaruh Temperatur Pada Campuran Minyak
Kelapa dan Bahan Bakar Solar Terhadap Sudut
Injeksi
Kaji Eksperimental Pengaruh Kecepatan Udara
Masuk terhadap Distribusi Temperatur pada
Lorong Udara Model dengan Panjang Lorong
Udara Tetap
Pengaruh Cu terhadap fasa intermetalik βAl9Fe2Si2 pada sistem quaternary Al-Si-Fe-Cu
A.13
Menyiapkan Adaptasi Teknologi Terkini Melalui
Upaya Pemahaman Proses dan Penyiapan
Sumberdaya Manusia (Studi Kasus 3D PrintingRapid Prototyping)
Optimalisasi Kualitas Pemotongan Sudut
Optimalisasi Kualitas Pemotongan Sudut
Machining (EDM)
Pemodelan dan Fabrikasi Komposit Bermatriks
Logam dengan Penguat Kalsit (CaCO3) dari Kulit
Kerang untuk Sprocket Motor Komersial
A.16
Efisiensi Pemanenan Air Hujan Pada Perumahan
(Real Estate) Melalui Pembangunan Danau
Dalam Rangka Mengurangi Eksploitasi Air
Tanah Dan Limpasan Air Ke Drainase di Kota
Malang
Pemanfaatan Limbah Slag sebagai Partikel untuk
Proses Sandblasting Baja 316LVM
Prestasi Kincir Angin Savonius dengan
Penambahan Buffle
A.19
Studi Experimen Pengaruh Durasi Gesek dan
Tekanan Tempa Pengelasan Gesek (FW)
Terhadap Kekuatan Tarik dan Impact Pada Baja
AISI 1045
Pengembangan Material Tahan Balistik Sebagai
Bahan Kendaraan Tempur di Indonesia
A.22
Efek Konsentrasi Doping Mangan (Mn) Terhadap
Ukuran Butir dan Struktur Kristal Partikel Nano
Zn(1-x)Mnx (x=0; 0,02; 0,03)
A.24
A.14
A.15
A.17
A.18
A.20
A.21
A.23
25
Hesti Istiqlaliyah, Kustriwi
Ratnaning H., Mohammad Baihaqi
Pengaruh Variasi Media Karburasi Terhadap
Kekerasan Dan Kedalaman Difusi Karbon Pada
Baja ST 42
A.25
26
I Made Suarta, I.N.G. Wardana,
Nurkholis Hamidi, Widya
Wijayanti
Pengaruh Ikatan Hydrogen Pada Hydrous Ethanol
Terhadap Komposisi Azeotropik dan Kecepatan
Pembakaran Laminar
A.26
iii
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN: 2058-4218
27
28
29
L. Mustiadi., ING Wardana.,
Nurkholis Hamidi., Mega Nur
Sasongko
Mastiadi Tamjidillah, Pratikto,
Purnomo Budi Santoso,
Sugiono
Perwira Silalahi , M Trisno
30
Peniel Immanuel Gultom,
Suhardjono
31
Putu Hadi Setyarini, Rudy
Soenoko, Agus Suprapto, Yudy
Surya Irawan
Rudi Hariyanto , Sudjito
Soeparman , Denny W. , Mega
Nur S
Soeparno Djiwo ,Aladin Eko
Purkuncoro
32
33
34
Sudarno, Fadelan
35
Sudjatmiko, Rudy Soenoko,
Agus
Suprapto,Moch.Agus Choiron
Sugiarto, Rudy Soenoko,
Anindito
Purnowidodo, Yudy Surya
Talifatim
Irawan Machfuroh, Harus
Laksana Guntur
36
37
Rambatan Diameter Tumbukan Droplet Minyak
Jarak Pagar Pada Permukaan Aluminium Panas
A.27
Studi Performansi Air Bersih Pada Peta Kendali
Untuk Minimasi Fungsi Kerugian Waste
A.28
Pelatihan Pembuatan Es Krim Untuk
Peningkatan Kwalitas Dan Produksi Ukm Pkk
Kelurahan Cipto MulyaKecamatan Sukun Kota
MalangBubut Slender BarTuning Mass-Spring
Proses
Damper Pada Rekayasa Follower Rest Untuk
Meningkatkan Batas Stabilitas
Penggunaan Konsentrasi Molaritas Tinggi Pada
Hard Anodizing Untuk Perbaikan Sifat Mekanik
Aluminium 6061
Studi Simulasi Dan Eksperimental Pengaruh
Pemasangan Plat Bersudut Pada Punggung Sudu
Terhadap Unjuk Kerja Kincir Angin Savonius
Penerapan Mesin Pengaduk Es Krim Untuk
Peningkatan Kwalitas Dan Produksi UKM PKK
Kelurahan Ciptomulyo Kecamatan Sukun Kota
MalangKerja Reflektor Radiasi Panas Bersirip
Unjuk
Terhadap Peningkatan Efisiensi Kompor LPG
A.29
Pengaruh Radius Pojok Terhadap Kualitas
Produk Ditinjau Dari Domain Sound Signal
Pada
Perubahan
Laju Perambatan Retak Dissimilar
Proses Bubut
Welding Akibat Penambahan Fluks Magnet
A.35
A.37
A.30
A.31
A.32
A.33
A.34
A.36
38
Totok Sugiarto, Julianus
Hutabarat, Siswi Astuti
39
Tungga Bhimadi , Agus
Sudibyo
40
Wawan Trisnadi Putra, Fadelan,
Munaji
Studi Pengaruh Penambahan Dual Dynamic
Vibration Absorber (DDVA)-Dependent
terhadap Respon Getaran Translasi dan Rotasi
pada Pengembangan
Sistem Utama 2-DOF
IbM
Potensi Sumber Daya
Kelurahan Bakalan Krajan Berbasis
Pengembangan iklim usaha dan ekonomi
Mekanisme
kerakyatan Torak Engkol dan Penggunaan
Persamaan Relatif untuk Analisa Kincir Air
Garam
Analisa Hasil Penyimpanan Energi Biogas ke
dalam Tabung Bekas
41
W. Sujana, K.A. Widi, L. D.
Ekasari
Studi Analisa Kelayakan Material Sebagai
Produk Silinder Hidrolik Bucket Excavator
A.41
42
Moh. Hartono, Pratikto,
Purnomo
B. Santoso, Sugiono
Rachmat Subagyo, I.N.G.
Wardana, Agung S.W., Eko
Siswanto
Optimization of the L36 mixed-level
controllable factors of Taguchi parameter design
on the
Pengaruh
Diameter
Gelembung
plastic injection
molding
processHidrogen
for minimizing
defects Penurunan Tekanan (Pressure Drop)
Terhadap
Pada Saluran Tertutup Segi-Empat
A.42
43
iv
A.38
A.39
A.40
A.43
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
Pengaruh Diameter Gelembung Hidrogen Terhadap
Penurunan Tekanan (Pressure Drop) Pada Saluran
Tertutup Segi-Empat
Rachmat Subagyo1, I.N.G. Wardana2, Agung S.W2., Eko Siswanto2
1
Mahasiswa Program Doktor Teknik Mesin Universitas Brawijaya
2
Jurusan Teknik Mesin Universitas Brawijaya
Jalan MT. Haryono 167, Malang 65145, Indonesia
E-mail: [email protected]
Abstrak. Pengunaan gelembung mikro (mikrobuble) sudah lama diperkenalkan dan diaplikasikan
pada teknik perkapalan. Pada dasarnya mikrobuble adalah gelembung yang sangat kecil dengan
ukuran diameter 0,1mm atau kurang. Ukuran diameter gelembung sangat berpengaruh terhadap
kerugian tekanan yang terjadi pada aliran fluida. Gelembung mikro di aliran fluida menghasilkan
pengurangan drag dengan menurunkan viskositas rata-rata dan densitas gas-cair pada aliran
campuran. Penelitian ini meninjau pengaruh diameter gelembung terhadap penurunan tekanan
(pressure drop) yang terjadi. Fluida kerja yang digunakan adalah air yang dialirkan melalui saluran
akrilik persegi dengan ukuran 18 9 mm. Bagian dasar saluran dipasang pita serbuk Mg dengan
ukuran butir 160m untuk menciptakan efek buble pada aliran fluida. Sebagai pembanding digunakan
pita Fe dengan ukuran butir yang sama dan nilai kekasaran yang terukur. Untuk memperoleh nilai
pressure drop yang berbeda debit fluida divariasikan dari 0,015 lt/s sampai 0,145 lt/s. Dari hasil
penelitian ini menunjukkan: Pada aliran turbulen ukuran gelembung yang terbentuk akan terhambat.
Sehingga diameter rata-rata gelembung akan mengecil seiring dengan semakin tingginya nilai
bilangan Reynold dan kecepatan aliran. Efek gelembung pada aliran turbulen mampu mengurangi
kerugian tekanan yang terjadi pada aliran dalam pipa kisaran (23-46%).
Kata Kunci: diameter gelembung, efek gelembung, gelembung mikro (mikrobuble), pita serbuk Mg ,
penurunan tekanan (pressure drop).
1.Pendahuluan
Pengunaan gelembung mikro (mikrobuble) sudah lama diperkenalkan dan diaplikasikan pada
teknik perkapalan oleh[1]. Aplikasi dari gelembung mikro ini digunakan pada lambung kapal untuk
mereduksi hambatan. Hasil dari penelitian ini mampu untuk mereduksi hambatan hingga 65%
menggunakan elektrolisis air yang menghasilkan gelembung Hidrogen. Aplikasi gelembung mikro
banyak di minati karena biaya yang rendah dan ramah lingkungan.
Pada dasarnya mikrobuble adalah gelembung yang sangat kecil dengan ukuran diameter 0,1 mm
atau kurang. Diameter gelembung dengan ukuran lebih besar dari 1 mm tidak berpengaruh pada
pengurangan hambatan pada aliran. Ada berbagai cara memproduksi gelembung ini tetapi yang paling
umum adalah dengan cara elektrolisis dan memaksa gas melalui beberapa media berpori seperti
penelitian yang dilakukan oleh[2].
Menurut[3] gelembung mikro di aliran fluida menghasilkan pengurangan drag dengan menurunkan
viskositas rata-rata dan densitas gas-cair pada aliran campuran. Penurunan viskositas dan densitas ini
dikarenakan berkurangnya Reynolds stres melalui interaksi microbubbles dengan cairan. Apabila pada
suatu aliran terjadi aliran dua fase antara gas dengan cairan mengakibatkan:
<
(viskositas rata-rata < viskositas fluida)
(1)
(gaya geser rata-rata < gaya geser fluida)
(2)
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
A.43_1
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
(tegangan geser rata-rata < tegangan geser fluida)
(3)
2.Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode penelitian eksperimental. Variabel bebas
dalam penelitian ini yaitu variasi bilangan Reynolds dengan cara mengatur bukaan katup. Variabel
terikat yang diamati adalah diamater gelembung Hidrogen yang terbentuk dari reaksi antara
Magnesium (Mg) dengan air. Reaksi yang terjadi mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut:
Mg(s) + 2H2O → Mg(OH)2 +H2
(a)
(b)
Gambar 1. Hasil gambar digital microscope pada permukaan
pita Mg (a) dan Pita Fe (b)
Sebagai pembanding digunakan pita Fe dimana, kekasaran pita Fe lebih rendah dibandingkan dengan
pita Mg. Nilai kekasaran ini diperoleh dengan cara pengukuran pada tiga titik permukaan masingmasing pita dengan menggunakan alat ukur kekasaran.
Tabel 1. Nilai kekasaran dari pita Mg dan Fe (dalam μm)
No.
Titik pengujian
1
2
3
Ratarata
Bahan
% kekasaran
1.
Pita serbuk Magnesium (Mg)
17,33
26,76
20,14
21,41
50,02
2.
Pita serbuk Besi (Fe)
21,73
21,6
18,92
20,75
48,48
Prosedur pengambilan data
Proses pengambilan data dimulai dengan pengaturan level air pada penampung diatur pada level
yang tetap dan telah stabil. Katup pengatur debit diatur dari bukaan kecil sampai pada bukaan
maksimal. Pengambilan data dimulai ketika reaksi antara pita serbuk Mg dan air telah bereaksi secara
sempurna ditandai dengan terbentuknya gelembung pada permukaan pita serbuk Mg pada saluran
akrilik.
Gambar 2. Gelembung Hidrogen yang terbentuk pada seksi uji
Data yang diambil adalah debit aliran untuk mencari bilangan Re pada setiap bukaan katup. Teknik
pengukuran debit dilakukan dengan cara menutup katup saluran buang kemudian mencatat waktu
A.43-2
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
yang dibutuhkan aliran untuk mengisi volume bak pengukur debit setiap 2 liter. Pengambilan data ini
di ulang sampai memperoleh beberapa variasi bilangan Re sesuai dengan data yang diperlukan.
Pengukuran pressure drop dilakukan dengan memasang manometer air sebelum dan sesudah seksi
uji sepanjang 500 mm. Dengan variasi bilangan Re diatas maka akan diperoleh nilai pressure drop
yang berbeda dari aliran laminer, transisi dan turbulen.
Pengambilan foto visualisasi gelembung Hidrogen dilakukan pada setiap variasi bilangan Re
dengan kenaikan tekanan setiap 10mm H2O. Hasil pengambilan gambar diolah menggunakan sofware
Image-J untuk mengetahui diameter gelembung yang terbentuk pada permukaan serbuk Mg.
Instalasi Penelitian
Instalasi penelitian diperlihatkan pada gambar 3. Pada instalasi penelitian ini dibuat sedemikian
sehingga fluida kerja bisa disirkulasikan untuk memperoleh data pressure drop dan visualisasi
gelembung Hidrogen yang terbentuk.
4
3
8
1
1
2
500
mm
9
7
10
6
5
11
Gambar 3. Instalasi penelitian
Keterangan :
1. Manometer
2. Pengukur debit
3. Tangki atas
4. Pipa penyambung
5. Tangki pengukur debit
6. Tangki penampung bawah
7. Tes section
8. Pelimpah
9. Termometer
10.Pompa
11. Tangki bawah
Pengolahan Data
Data debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran. Data temperatur aliran
digunakan untuk menentukan nilai viskositas kinematik dari fluida kerja. Perhitungan diameter
hidrolis berdasarkan ukuran penampang saluran. Selanjutnya data kecepatan aliran dan nilai viskositas
kinematik dipergunakan untuk menghitung nilai bilangan Reynold. Dari bilangan Reynold dapat
diketahui jenis aliran yang terbentuk yaitu: aliran laminer (Re> 3200), transisi Re (3200-4000) atau
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
A.43_3
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
turbulen (Re>4000). Dari pembacaan tekanan sebelum dan sesudah seksi uji diperoleh selisih nilai
tekanan (pressure drop).
Data hasil visualisasi pada saluran dengan pita Magnesium, diamati dan dihitung berapa diameter
rata-rata gelembung yang terbentuk pada saluran. Hasil pengukuran diameter akan dibandingkan
terhadap bilangan Reynold aliran untuk melihat bagaimana karakter perkembangan ukuran
gelembung. Selanjutnya dihitung pula bagaimana standar deviasi dan skewness dari pengukuran
diameter rata-rata gelembung.
3.Hasil dan Pembahasan
Gambar 4. Grafik hubungan bilangan Re terhadap pressure drop
Dari (gambar 4) memperlihatkan tren grafik yang menunjukkan pada bilangan Re rendah antara
2000-4000, pita Mg mempunyai nilai kerugian tekanan yang lebih besar dibandingkan dengan pita Fe.
Kemudian pada bilangan Re diatas 4000 keadaan justru berbalik pada Pita Mg mampu mengurangi
pressure drop sekitar (23-46%). Hal ini di sebabkan oleh adanya pengaruh gelembung yang terbentuk
pada pita Mg. Adanya gelembung dapat mengurangi kerugian tekanan yang terjadi. Penurunan
tekanan ini terjadi pada aliran turbulen pada bilangan Re diatas 4000.
Gambar 5. Grafik hubungan bilangan Re terhadap friction factor
Hasil uji kekasaran pada pita serbuk Mg menunjukkan nilai kekasaran yang lebih tinggi dibanding
dengan nilai kekasaran dari pita serbuk Fe, tetapi nilai friction factor justru berlaku sebaliknya. Jika
ditinjau dari tingkat kekasaran tentu karakteristik yang dihasilkan oleh aliran pada pipa dengan pita
serbuk Mg berbeda dengan teori yang ada. Namun ada faktor lain selain kekasaran yang perlu ditinjau
bahwa pada pipa dengan pita serbuk magnesium (Mg) mampu bereaksi dengan air membentuk
gelembung gas Hidrogen, sedangkan pada pita Fe tidak terjadi. Hal ini menunjukkan bahwa
gelembung berpengaruh pada nilai friction factor pada aliran.
A.43-4
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
Gambar 6. Grafik hubungan waktu terhadap pressure drop pada
bilangan Re turbulen konstan
Pada bilangan Re turbulen pita Mg lebih stabil dan menunjukkan tren grafik yang menurun seiring
dengan bertambahnya waktu. Pada pita Fe pressure drop cenderung naik dan tidak stabil. Pengaruh
gelembung hidrogen sangat efektif untuk meminimalisir kekasaran permukaan pada pita Mg
dibandingkan dengan pita Fe.
Gambar 7. Grafik hubungan bilangan Reynold terhadap
ukuran diameter rata-rata gelembung
Pada (gambar 7) menunjukkan ukuran gelembung yang terbentuk pada berbagai variasi bilangan
Reynold. Dari grafik tersebut menunjukkan bahwa semakin tinggi bilangan Reynold maka diameter
rata-rata gelembung yang terbentuk semakin mengecil (0,455mm-0,218mm). Semakin besar bilangan
Reynold menunjukkan semakin tinggi kecepatan fluida yang mengalir. Dengan kecepatan aliran yang
semakin tinggi, ukuran gelembung yang terbentuk dari hasil reaksi magnesium (Mg) dan air (H2O)
akan terhambat. Sehingga diameter rata-rata gelembung akan semakin kecil seiring dengan semakin
tingginya nilai bilangan Reynold pada aliran.
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
A.43_5
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
Gambar 8. Grafik hubungan bilangan Reynold terhadap standar deviasi
pengukuran diameter rata-rata gelembung
Standar deviasi merupakan nilai statistik yang digunakan untuk menentukan bagaimana sebaran
data dalam sampel, dan seberapa dekat titik data individu ke atau rata-rata nilai sampel. Jika ditinjau
dari (gambar 8), nilai standar deviasi pengukuran diameter rata-rata gelembung semakin menurun
ketika nilai bilangan Reynold semakin tinggi. Pada bilangan Reynold rendah nilai standar deviasi
yang masih tinggi pada angka sekitar 16% menunjukkan persebaran data diameter gelembung masih
tinggi terhadap diameter rata-rata. Ukuran gelembung masih bervariasi dari yang berukuran kecil
hingga berukuran besar. Seiring pertambahan nilai bilangan Reynold, nilai standar deviasi semakin
turun mendekati angka 4%. Hal ini menunjukkan bahwa persebaran data semakin menurun dan
mendekati nilai rata-ratanya. Ukuran gelembung yang terbentuk akan semakin seragam dari pada
sebelumnya. Nilai standar deviasi pengukuran diameter gelembung yang semakin kecil menunjukkan
bahwa ukuran diameter gelembung semakin rata dengan bertambahnya bilangan Reynold.
Gambar 9. Grafik hubungan bilangan Reynold terhadap skewness
pengukuran diameter gelembung
Dari hasil perhitungan, skewness data pengukuran diameter gelembung menghasilkan nilai positif
seperti yang ditunjukkan grafik pada (gambar 9). Pada angka Reynold sebelum 5000, nilai skewness
menurun dari 1,829 ke 1,489. Penurunan ini menunjukkan sebagian gelembung masih mampu
bertambah besar disamping rata-rata gelembung yang bertambah kecil. Pada angka Reynold diatas
5000 nilai skewness meningkat kembali dari 1,588 ke 2,517. Dengan meningkatnya skewness
menunjukkan bahwa peningkatan frekuensi ukuran diameter gelembung di bawah diameter rata-rata
semakin meningkat seiring semakin tingginya bilangan Reynold. Dengan kata lain semakin banyak
gelembung yang berkurang ukuran diameternya pada bilangan Reynold 5000 keatas. Jadi pada aliran
A.43-6
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
SEMINAR NASIONAL INOVASI DAN APLIKASI
TEKNOLOGI DI INDUSTRI (SENIATI) 2016
ISSN : 2085-4218
laminer hingga turbulen awal (sebelum Re 5000) sebagian gelembung hasil reaksi Mg dan H 2O masih
mampu tumbuh membesar. Namun pada bilangan Reynold 5000 keatas, rata-rata gelembung tidak
dapat tumbuh membesar dan justru terus semakin berkurang diameternya.
Re = 1540 (laminer)
Re = 3321 (transisi)
Re= 6341 (turbulen)
Re = 6694 (turbulen)
Gambar 10. Visualisasi gelembung pada pipa dengan pelapis serbuk Mg
dengan Image-J
Dari pengambilan foto visualisasi aliran (gambar 10) dengan ImageJ juga menunjukkan bahwa ada
perbedaan kondisi gelembung dengan penambahan bilangan Reynold. Semakin tinggi bilangan
Reynold aliran maka semakin kecil ukuran diameter rata-rata gelembung yang terbentuk di dasar
saluran.
4.Kesimpulan
a) Adanya gelembung pada aliran turbulen mampu mengurangi kerugian tekanan yang terjadi
pada aliran dalam pipa.
b) Pada kecepatan aliran yang semakin tinggi, ukuran gelembung yang terbentuk dari hasil
reaksi magnesium (Mg) dan air (H2O) akan terhambat. Sehingga diameter rata-rata
gelembung akan semakin kecil seiring dengan semakin tingginya nilai bilangan Reynold dan
kecepatan aliran.
c) Nilai standar deviasi pengukuran diameter gelembung yang semakin kecil menunjukkan
bahwa ukuran diameter gelembung semakin rata dengan bertambahnya bilangan Reynold.
d) Pada aliran laminar hingga turbulen awal (sebelum Re 5000) sebagian gelembung hasil reaksi
Mg dan H2O masih mampu tumbuh membesar. Namun pada bilangan Reynold 5000 keatas,
rata-rata gelembung tidak dapat tumbuh membesar dan justru terus semakin berkurang
diameternya (semakin mengecil).
5.Daftar Referensi
[1] M. E. Mc. Cormick and R. Bhattacharyya, 1973, Drag reduction of a submersible hull by
electrolysis, Naval Engineering 85 (1973) 11.
[2] S.J. Wu, K. Outyang, S.W. Shiah, 2008, Robust design of microbubble drag reduction in a
channel flow using the Taguchi method,” Ocean Engineering, Volume 35, Issues 8-9, pp.856863.
[3] Hayder A. Abdulbari dkk, 2013, Going against the flow-A review of non-additive means of drag
reduction, Journal of Industrial and Engineering Chemistry 19 (2013) 27–36.
SENIATI 2016 Institut Teknologi Nasional Malang
A.43_7