ALIRAN FLUIDA(KULIAH 6)

5/17/2018 ALIRAN FLUIDA(KULIAH 6) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/aliran-fluidakuliah-6-55b07d58b03c8 1/6

1

ALIRAN FLUIDA

Sejauh ini kita sudah mempelajari fluida dalam keadaan statis (dalam keadaan diam),

artinya fluida tidak bergerak. (lihat bagian 3.4). Sekaran kita alihkan perhatian kita kepada

fluida yang bergerak, atau diistilahkan hidrodinamika. Mengapa hal ini penting dipelajari di

Teknik Kimia? Memindahkan bahan dari satu tempat/lokasi/titik ke tempat/lokasi/titik lain di

suatu pabrik/industri akan jauh lebih mudah dilakukan jika bahan tersebut berbentuk fluida atau

berperilaku seperti fluida, daripada dalam bentuk padatan. Hal ini disebabkan karena cairan

lebih mudah mengalir dan dapat menyesuaikan diri dengan wadah penyalurannya, seperti pipa.

Oleh karena itu, insinyur teknik kimia berupaya sedapat mungkin untuk melakukan peminadahan(transportasi) bahan dalam bentuk cairan, larutan atau suspensinya. Bila hal itu tidak mungkin,

barulah meraka melakukan pengangkutan bahan padat dalam bentuk padat. Walaupun begitu,

masih diusahakan cara tambahan untuk memudahkan pengangkutannya, misalnya menghaluskan

padatan lalu diangkut dengan aliran gas atau cairan seperti operasi fluidisasi dan peunematic

conveying.

Fluida yang bergerak dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa katagori. Apakah

alirannya steadi atau tak steadi, apakah fluidanya kompresibel (dapat mampat) atau

inkompresibel (tak dapat mampat), apakah fluidanya viskos atau non-viskos, atau apakah aliran

fluidanya laminar atau turbulen. Jika fluidanya steadi, kecepatan partikel fluida pada setiap titik

tetap terhadap waktu. Fluida pada berbagai bagian dapat mengalir dengan laju yang berbeda,

tetapi fluidda pada satu lokasi selalu mengalir dengan laju yang tetap. Apabila anda memahami

pengertian fluida steadi, maka dengan mudah dapat mendefenisikan aliran fluida tak-steadi.

Aliran fluida inkompressibel adalah aliran suatu fluida yang tak dapat dimampatkan. Sebagian

besar cairan dapat dikatakan sebagai inkompressibel. Dengan mudah anda dapat mengatakan

bahwa fluida gas adalah fluida kompressibel. Suatu fluida viskos adalah fluida yang tidak

mengalir dengan mudah, seperti madu, aspal; sementara fluida tak-viskos adalah fluida yang

mengalir dengan mudah, seperti air. Kita biasanya akan sering berhubungan dengan fluida aliran

steadi tak kompresibel, tak-viskos.

Jika aliran steadi, maka kecepatan partikel fluida pada setiap titik tetap terhadap waktu.

Lapisan-lapisan fluida akan saling tumapng tindih satu sama lain tanpa bersilangan. Hal seperti

ini desebut dengan garis-alir atau aliran laminar. Di atas kecepatan tertentu, garis alir tidak



2

beraturan dan menjadi turbulen. Gambar 6.1a memberikan ilustrasi aliran laminar dan turbulen.

Gambar 6.1b menunjukkan bagaimana eksperimen untuk menentukan aliran laminar dan

turbulen yang dilakukan oleh Osborne Reynolds pada tahun 1883 (perhatikan filemnya).

(a)

(b)



3

(c)

(d)

Gambar 6.1. Ilustrasi aliran laminar dan turbulen



4

Sementara Gambar 6.1c dan Gambar 6.1d menyajikan ilustrasi perpaduan kedua aliran laminar

dan turbulen dalam satu peristiwa.

Metoda yang paling sering dipakai untuk memindahkan fluida adalah memberikan gaya

kepada fluida agar mengalir melalui system perpipaan. Pipa penampang sirkular paling sering

digunakan karena bentuknya bukan saja memberikan kekuatan struktur yang besar, tapi juga

memberikan luas penampang yang lebih besar per satuan luas permukaan dinding, dibandingkan

dengan bentuk yang lain. Pompa merupakan peralatan yang paling efisien dalam memindahkan

fluida, khususnya pada industri-industri dengan proses kontinu. Pemilihan pompa yang akan

digunakan sangat tergantung pada sifat cairan yang akan dipompakan (kental, mudah meledak,korosif, dll), kec epatan keluar cairan (liter per detik) dan juga ketinggian cairan yang harus

dipompakan (head). Ada beberapa metoda lain yang dapat dilakukan untuk memindahkan fluida

selain menggunakan pompa.

Pengaliran menggunakan gaya gravitasi. Cara ini digunakan jika kondisi memungkinkan

karena aman dan tidak membutuhkan peralatan yang mahal. Dengan melakukan pengontrolan

pada katup keluaran, kecepatan aliran dapat dikontrol dengan tepat. Tentu saja bejana

penyimpanan cairan awal harus ditempatkan lebih tinggi daripada bejana penerima (lihat

Gambar 6.2)

Gambar 6.2. Aliran fluida secara grafitasi



5

Pipa pindah (Siphon). Pipa pindah terdiri dari pipa atau tabung yang fleksibel yang dapat

dilekukkan sehingga membentuk huruf U yang terbalik, dengan salah satu lengan pipa lebih

panjang daripada lengan lainnya. Lengan pipa yang lebih pendedk ditempatkan di bawah

permukaan cairan yang akan dipindahkan dan ujung pipa satu lagi diletakkan lebih rendah untuk

lempat keluarnyacairan ke bejana lain. Aliran terjadi jiika pipa terisi penuh oleh cairan dan ini

dapat diperoleh dengan menghisap ujung pipa yang lebih rendah, yang menjadi ujung

pengeluaran cairan. Atau dapat juga dilakukan dengan cara membenamkan seluruh pipa

kedalam cairan, menutup kedua ujung pipa dan kemudian ditempatkan pada posisi seperti pada

Gambar 6.3. Beberapa pipa pindah dioperasikan dengan pompa hisap yang dapat dioperasikan

dengan tangan, diletakkan pada ujung pipa lebih rendah dari tempat keluarnya serta dilengkapidengan katup yang dapat mengontrol kecepatan/laju aliran cairan keluar. Pipa pindah cocok

sekali untuk menangani cairan yang jumlahnya sedikit dan tidak korosif.

Gambar 6.3. Pipa pindah

Pengaliran oleh tekanan (Airlift). Prinsip metoda ini adalah penekanan yang kuat yang

dilakukan terhadap dinding bejana sehingga mengakibatkan cairan keluar melalui pipa yang

terletak di bawah permukaan cairan tersebut atau di dasar bejana. Alatnya terdiri dari bejana

berbentuk telur yang dilengkapi dengan pipa masukan serta pipa keluaran yang salah satu

ujungnya terendam di dalam air. Udara dialirkan ke dalam tangki melalui pipa masukan dan

tekanan yang dihasilkan pada permukaan cairan akan mendorong cairan tersebut keluar dari

pipa. Katup pengoperasi dipasang pada pipa masukan dan bejana itu sendir dilengkapi dengan



6

pengukur tekanan serta katup pengatur tekanan untuk keselamatan atau menghindari dari ledakan

(lihat Gambar 6.4)

Gambar 6.4 Aliran fluida atas dasar airlift

Pengaliran dalam kondisi vakum. Teknik ini mirip dengan proses pengaliran yang

menggunakan tekanan, hanya saja udara di dalam bejana divakumkan terlebih dahulu sehingga

akan menghisap cairan melaui pipa yang terendam dalam bejana penyimpan. Gambar 6.5

menunjukka operasi pemindahan fluida secara vakum.

Gambar 6.5. Transportasi fluida secara vakum

Documents

ALIRAN FLUIDA(KULIAH 6)