Company

LOGO

Mekanika Fluida

Ir. Aida Syarif, M.T

Jurusan Teknik Kimia

Company

LOGO

• Asef Riyadi

• Dea Grabelly

• Wulandari

Jurusan Teknik Kimia

Konsep Aliran Fluida

Tiga konsep penting dalam aliran fluida adalah :

1. Prinsip kekekalan massa, dimana dikembangkan melalui persamaan kontinuitas

2. Prinsip energi kinetik, dimana diturunkan dari persamaan – persamaan aliran tertentu, dan

3. Prinsip momentum, dimana persamaan – persamaan yang menghitung gaya – gaya dinamik yang dikerjakan oleh fluida yang mengalir bisa ditentukan.

Konsep Aliran Fluida

Hal-hal yang diperhatikan :Sifat Fisis Fluida : Tekanan, Temperatur,

Masa Jenis dan Viskositas.

Faktor Geometrik : Diameter Pipa dan

Kekasaran Permukaan Pipa.

Sifat Mekanis : Aliran Laminar,

dan Aliran Turbulen.

Garis-garis Arus

Garis-garis arus adalah kurva-kurva khayal yang ditarik melalui suatu fluida untuk menunjukkan arah gerakan di berbagai bagian aliran dari system fluida.

Jaring-jaring Aliran

•Garis aliranGaris aliran adalah sebuah garis di mana pada tiap-tiap saat garis singgung setiap

titik sesuai dengan arah vector kecepatan. Ini disebut pula dengan stream line.•Aliran stasionerAliran stasioner adalah aliran di mana setiap saat garis aliran berimpit dengan jalan

aliran, yakni bahwa aliran air tersebut akan membentuk gas alir yang tertentu dan partikel penyusun air akan melalui jalur tertentu yang pernah dilalui oleh pertikel penyusun air di depannya.

Gambar 1. Aliran stasioner

•Aliran tak stasionerAliran tak stasioner adalah merupakan kebalikan dari stasioner.•Tabung aliran (stream tube)Tabung aliran adalah ruangan tabung yang dibatasi oleh suatu bidang yang terdiri

dari garis-garis stream line. Bila penampang dari stream tube sama dengan nol, maka limitnya adalah garis stream line.

Aliran fluida dalam pipa

Aliran fluida dapat diklasifikasikan dalam banyak cara seperti :

1.Aliran Mantap (Steady)

2.Aliran Tidak Mantap (Non Steady)

3.Aliran Merata dan Tak Merata

4.Aliran Laminer

5.Aliran Turbulen

1. Aliran mantap (steady)

Aliran air dikatakan steady (mantap) apabila kelajuan air pada setiap titik tertentu setiap saat adalah konstan. Hal ini berarti pada titik tersebut kelajuannya akan selalu konstan. Hal ini barati pada aliran steady (mantap) kelajuan pada satu titik tertentu adalah tetap setiap saat, meskipun kelajuan aliran secara keseluruhan itu berubah/berbeda

2. Aliran tidak mantap (non steady)

Aliran air dikatakan tidak mantap (non steady) apabila kecepatan pada setiap tempat tertentu dan setiap saat tidak konstan. Hal ini berarti bahwa pada aliran ini kecepatan v sebagai fungsi dari waktu.

3. Aliran Merata dan Tak Merata

Aliran merata terjadi bila besar dan arah kecepatannya tidak berubah dari titik ke titik di dalam fluida. Pernyataan ini menerangkan bahwa variable-variabel fluida lainnya tidak berubah bersama jarak.

Aliran tak merata terjadi bila kecepatan, kedalaman, tekanan, dan seterusnya, berubah dari titik dalam aliran fluida tersebut

4. Aliran Laminer

Dalam aliran laminer, partikel-partikel fluidanya bergerak di sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan atau laminae. besarnya kecepatan-kecepatan dari laminer yang berdekatan tidak sama.

5. Aliran Turbulen

Dalam aliran turbulen, partikel-partikel bergerak secara serampangan ke semua arah.

          Berdasarkan eksperimen yang telah dilakukan terdapat empat besaran yang menentukan apakah aliran tersebut digolongkan aliran laminier ataukah aliran turbulen.

Keempat besaran tersebut adalah

1. besaran massa jenis air

2. kecepatan aliran

3. kekentalan

4. diameter pipa

Kombinasi dari keempatnya akan menentukan besarnya bilangan Reynold.

Bilangan Reynold

Bilangan Reynold merupakan besaran fisis yang tidak berdimensi. Bilangan ini dipergunakan sebagai acuan dalam membedakan aliran laminer dan turbulen di satu pihak, dan di lain pihak dapat dimanfaatkan sebagai acuan untuk mengetahui jenis-jenis aliran yang berlangsung dalam air.

Re = (ρ v D)/η

Keterangan:

Re       : bilangan Reynold

ρ        : massa jenis

η        : viscositas/kekentalan

v        : kecepatan aliran

D       : diameter pipa

Hasil perhitungan berdasarkan eksperimen, didapatkan ketentuan bahwa untuk bilangan Reynold berikut ini:

0 < Re ≤ 2000, aliran disebut laminier

2000 < Re ≤ 3000, aliran disebut transisi antara laminier dan aliran turbulen

Re > 3000, aliran turbulen

Aliran Dalam PipaExperimental REYNOLD

Pengukuran kecepatan aliran

Menggunakan current meter Baling-baling yang berputar karena adanya aliran Menggunakan hubungan antara kecepatan sudut dan

kecepatan aliranSemakin banyak titik pengukuran semakin baikUntuk keperluan praktis kecepatan rata-rata diukur

pada 0,6 kali kedalaman dari muka air rerata kecepatan pada 0,2 dan 0,8 kali kedalaman 0,8-0,95 kecepatan di permukaan (biasa diambil 0,85)Kecepatan maksimum terjadi pada antara 0,75-0,95 kali

kedalaman

Contoh soal

Tentukan jenis aliran yang terjadi dalam sebuah pipa 305 mm bila:

a. Air pada 15,6 0C mengalir pada suatu kecepatan sebesar 1,067 m/dtk dan

b. Minyak bakar berat pada 15,6 0C mengalir pada kecepatan yang sama.

Jawab :

a.

> 2000 aliran turbulen

b. Dari Tabel 2 dalam Apendiks

< 2000 aliran laminer

28800010130,1

)305,0(067,16

xv

VdRE

SOAL LATIHAN

Untuk syarat-syarat aliran laminer, berapakah ukuran pipa yang akan mengalirkan m3/dtk minyak bakar menengah pada 4,4 0C?

???????????

Minyak mengalir dari tangki A melalui 153 m panjang pipa besi tuang baru yang tercelup aspal, 153 mm, ke titik B pada ketinggian 100 dalam Gambar 7-4. Berapakah tekanan yang dibutuhkan di A untuk menyebabkan 0,0127 m3/dtk minyak mengalir? (rp rl = 0,840 danv=2,11 x 10-6 m2/dtk). Gunakan mm.122,0

dtkmA

QV /69,0

0184,0

0127,0

500001011,2

153,069,06

x

x

v

VdRE

1,6

2

)69,0(0

2

)69,0(

153,0

1530235,0

2

)69,0(5,000

222

gggg

pA

dan

Dari diagram A-1, f=0,0235 dan persamaan Bernoulli, A ke B, datum A memberikan

Diselesaikan , pA/

g=6,7 m minyak dan p’A= gh = 840 x 9,81 x 6,7 = 55200 Pa

KESIMPULAN

Aliran fluida didalam pipa pada kenyataannya mengalami penurunan tekanan seiring dengan panjang pipa yang dilalui fluida tersebut.macam-macam aliran fluida terbagi menjadi 4 yaitu steady flow,non steady flow,uniform flow,non uniform flow.

Pada aliran mantap(steady flow) dari fluida terbagi menjadi 2 yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Dalam aliran laminar, partikel-partikel fluidanya bergerak di sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan atau laminae. besarnya kecepatan-kecepatan dari laminaer yang berdekatan tidak sama. Sedangkan dalam aliran turbulen, partikel-partikel bergerak secara serampangan ke semua arah. Tidaklah mungkin untuk menjejaki gerakan sebuah partikel tersendiri.

Company

LOGO