Upload
toman-sihombing
View
217
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
1/39
OSBORNE REYNOLDS
EKSPERIMEN 13
OSBORNE REYNOLDS
1. TUJUAN PERCOBAAN
a. Mengamati jenis-jenis aliran fluida
b. Menentukan bilangan Reynolds berdasarkan debit
c. Mencari hubungan antara bilangan Reynolds dengan jenis aliran
d. Mengamati profil parabolic dari aliran laminer
2. PERALATAN
a. Air
b. Gelas Ukur
c. Pesaat !sborne Reynolds
d. "topatch #Pengukur $aktu%
e. &inta
3. DASAR TEORI
3.1. Sejarah
!sborne Reynolds lahir di 'elfast( kemudian pindah bersama orang tuanya ke )edham(
*sse+. Ayahnya bekerja sebagai kepala sekolah dan pendeta( tetapi di samping itu ia juga
seorang ahli matematika yang sangat mahir dan mampu di dalam bidang mekanika. "ang ayah
mengeluarkan sejumlah paten untuk perbaikan peralatan pertanian.)ia jugalah sebagai guru
utama bagi anak laki-lakinya."etelah deasa !sborne Reynolds mengikuti kuliah di ,ueen(
ambridge dan lulus pada tahun 1/0 sebagai ahli dalam bidang matematika.
Pada tahun 1/ ia di angkat sebagai professor teknik di !lens ollege di Manchester(
sekarang Uniersity of Manchester. Pada tahun yang sama ia menjadi salah satu professor pertama dalam sejarah uniersitas di 2nggris yang memangku gelar professor teknik.
Reynolds memang tertarik sejak aal untuk belajar pada bidang mekanika. 3etika
menginjak akhir remaja( beberapa tahun sebelum masuk uniersitas( ia bekerja dan magang
pada bengkel *dard 4ayes( yang pada masa itu ia merupakan seorang pembuat kapal yang
terkenal di "tony "tanford. )isanalah ia memperoleh pengalaman praktis dalam pembuatan
kapal uap. )an secara tidak langsung ia memperoleh pemahaman dan apresiasi aal dalam
bidang mekanika fluida.
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
2/39
OSBORNE REYNOLDS
Pada tahun pertama setelah ia lulus dari ambridge ia ikut andil dalam mendirikan
sebuah perusahaan rekayasa #engineering %( dimana ia menjadi seorang insinyur sipil yang
berkonsentrasi pada transportasi limbah. 2a memilih jalan hidupnya untuk belajar dan
mendalami matematika di ambridge( hal ini terlihat pada kata-katanya yang sangat terkenal
5)ari ingatan saya( sejak aal saya telah memiliki keinginan yang kuat( yang tak tertahankan
dalam bidang matematika dan hukum-hukum fisika. 3arena setiap fenomena mekanika( akan
ditemukan penjelasan dari matematika( maka dari itulah pengetahuan matematika sangat
penting6.
Reynold tetap di !ens ollege untuk sisa karirnya.Pada tahun 17 perguruan tinggi
ini menjadi perguruan tinggi konstituen( dan baru kemudian dijadikan Uniersitas
8ictoria.)ia terpilih menjadi mahasisa fellow di royal society pada tahun 100 dan di
anugerahi royal medal pada tahun 1.
Reynold terkenal( ketika ia mempelajari kondisi dimana aliran fluida di dalam pipa
dapat beralih dari aliran laminer ke aliran turbulen. )ari eksperimen ini ia memperoleh
bilangan tanpa dimensi #bilangan Reynolds%( yang didefinisikan sebagai perbandingan antara
kecepatan aliran rata-rata #u%( diameter karakteristik pipa #)% dan iskositas kinematika fluida
#9%.
Reynold juga mengusulkan apa yang sekarang dikenal sebagai Reynold rata-rata arus
yang bergolak( dimana kuantitas seperti kecepatan dinyatakan sebagai jumlah dari komponen
rata-rata dan fluktuatif. Reynold rata-rata tersebut memungkinkan untuk mendiskripsikan
secara umum dari aliran turbulen( misalnya dengan menggunakan rata-rata Reynold(
Persamaan :aien "tokes.
Publikasinya dalam bidang mekanika fluida di mulai pada aal tahun 107.)an model
teoritis yang diterbitkan pada pertengahan tahun 1;7( menjadi kerangkan perhitungan
matematis standar yang digunakan saat ini. ontoh dari judul laporan yang pernah diterbitkan
antara lain. Perbaikan Peralatan Untuk Memperoleh 3ekuatan airan "erta Peningkatkan Atau
Pemaksaan airan #10
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
3/39
OSBORNE REYNOLDS
3onstribusi Reynold tentang mekanika fluida dapat digunakan pada desain kapal
#Misalnya Perancangan pangkalan angkatan laut%( selain itu kemampuan Reynolds dalam
membuat model skala kecil dari kapal serta ekstrak data prediktif sangat berguna dalam
pembuatan kapal.Penerapan prinsip-prinsip Reynolds disini adalah perhitungan turbulensi
dalam hubungannya dengan gesekan( yang telah ditelaah lebih lanjut dalam $illiam @roude
&heori.=aitu tentang Graitasi *nergi Gelombang dan Propagasi.
Reynold sendiri memiliki sejumlah makalah tentang desain kapal yang diterbitkan
dalam 5&ransaksi >embaga Arsitek :aal6.
3etika menjelang akhir masa karirnya( laporan-laporan penelitian rekayasa yang
diterbitkan olehnya( dibuat dalam bentuk catalog dan ringkasan singkat dari tulisan tersebut.
'idang-bidang yang dibahaspun beragam( selain dinamika fluida( termasuk juga
termodinamika( teori kinetic gas( kondensasi uap( sekrup-baling tipe propulsi kapal( rem
hidrolik( pelumasan hidrodinamika( dan peralatan laboratorium untuk pengukuran yang lebih
baik dari oule setara mekanika panas.
"alah satu pokok pembahasan yang dipelajari Reynold pada tahun 17 adalah sifat
granular( termasuk dilatan bahan. Pada tahun 1;7? muncul B
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
4/39
OSBORNE REYNOLDS
gerakan fluida yang konstan. "edangkan aliran turbulen terjadi pada bilangan reynold yang
tinggi dan dinominasi oleh gaya inersia( yang mana cenderung menghasilkan pusaran
iskositas dan ketidakstabilan lainnya. 'ilangan reynold dapat didefinisikan untuk sejumlah
situasi yang berbeda dimana fluida berada dalam gerak relatie terhadap permukaan #definisi
bilangan Reynolds tidak tertuju hanya pada persamaan Reynolds dan persamaan pelumasan%.
)efinisi ini umumnya termasuk sifat-sifat fluida( kepadatan dan iskositas( ditambah
kecepatan( serta umumnya termasuk sifat-sifat fluida kepadatan sebuah panjang karakteristik
dan dimensi karakteristik.)imensi ini adalah masalah koneksi( misalnya radius atau diameter
sama-sama berlaku untuk lengkungan atau lingkaran( tapi satu yang di pilih untuk koneksi.
Untuk pesaat atau kapal( panjang atau lebar dapat digunakan.Untuk aliran dalam pipa
atau bola bergerak dalam cairan( diameter internal yang umumnya digunakan saat ini. 'entuk
lain seperti pipa persegi panjang atau non bola objek memiliki diameter setara yang
didefinisikan. Untuk cairan kepadatan ariabel #gas kompresibel% atau ariabel iskositas
#nonnetonian cairan% aturan khusus berlaku.3ecepatan juga dapat menjadi masalah koneksi
dalam beberapa keadaan( terutama di kapal.
Re % ρxVxL
μ %
VxL
v
)imana F
8 3ecepatan rata-rata dari objek relatie terhadap cairan #"1 unit F mHs%
> )imensi linear karateristik #Panjang perjalanan dari cairan I diameter hidrolik
ketika berhadapan dengan system sungai% #m%
μ 8iskositas dimanis fluida #Pa.s atau :.sHmB atau kgHm.s%
v = 8iskositas kenematika # v ¿ μ
ρ % #mBHs%
ρ = )ensitas fluida #kgHm?%
Perhatikan baha mengalikan bilangan Reynolds(
ρxVxL
μ"leh
VxL
V x L ha$il
ρx V 2 x L
2
μ x V x L !an ra$i"
Inersia force(drag)viscous force
"ignifikansi
Re %Total momentumtransfer
Molecular momentumtransfer
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
5/39
OSBORNE REYNOLDS
3.3. Aliran Dala& Pi'a
Untuk aliran dalam pipa atau tabung( bilangan Reynolds umumnya didefinisikan
sebagai F
Re % ρxVx D H
μ %
Vx D H
v%
Qx D H
V x A
)imana F
)4 )iameter hidrolik pipa( panjang karakteristik perjalanannya #>% #m%
, 8olume laju aliran #m?Hs%
A >uas penampang pipa #mB%
8 3ecepatan rata-rata dari objek relatie terhadap cairan #"1 unit F mHs%
μ 8iskositas dimanis fluida #Pa.s atau :.sHmB atau kgHm.s%
v = 8iskositas kenematika # v ¿ μ
ρ % #mBHs%
ρ = )ensitas fluida #kgHm?%
3.(. De)i*
'esarnya debit yang mengalir merupakan besarnya olume fluida per satuan aktu.
Perhitungannya dapat dilakukan dengan cara mengukur olume fluida dalam gelas ukur pada
selang aktu tertentu.
+ %V
t
)imana F
, )ebit aliran #m?Hs%
8 8olume fluida dalam gelas ukur #m?%
t $aktu pengukuran selama penampungan fluida dalam gelas ukur #s%
@luida yang dialirkan menggunakan pompa sehingga debit yang keluar tidak sama dari
aktu ke aktu sehingga pengukuran dilakukan ? kali kemudian dibuat rata-rata."ebagai
acuan aktu pengukuran diambil tetap untuk debit yang sama.
+ra*a,ra*a %V
1+V
2+V
3
t
)imana F
,rata-rata )ebit aliran rata-rata#m?Hs%
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
6/39
OSBORNE REYNOLDS
V 1+V 2+V 3 8olume fluida dalam pengukuran ke 1( B( ? #m?%
t $aktu pengukuran #s%
3.-. Per$a&aan K"n*ini*a$
Pipa biasanya berbentuk silinder dan memiliki luas penampang dan panjang tertentu
seperti tergambar dibaah ini F
Gambar #1?-1% Pipa )engan Panjang J >uas Penampang &ertentu
3etika fluida mengalir dalam pipa tersebut sejauh >( maka olume fluida yang ada
dalam pipa adalah V = A x L. 3arena selama mengalir dalam pipa sepanjang > fluida
menempuh selang aktu tertentu #t%( maka bisa menyatakan baha besarnya debit fluida F
+ %V
t %
A x L
t
3arena 8 S
t
L
t ( maka > 8 + t( sehingga F
+ % A (V x t )
t % / 0 A
ara mengukur kecepatan fluida dari persamaan kontinuitas tersebut adalah F
/ %Q
A %
Q
1
4 x π x D
2
Air yang mengalir melalui pipa berdiameter #)% dengan kecepatan 8 dapat memiliki
sifat-sifat yang bisa diamati melalui injeksi Eat arna #tinta% seperti yang ditunjukkan oleh
gambar. Untuk laju aliran yang cukup kecil( garis guratan Eat pearna akan terlihat jelas
sebagai garis pada saat mengalir.
Untuk laju aliran sedang( garis guratan tidak stabil( terkadang berupa garis lurus dan
terkadang juga tidak beraturan. "edangkan untuk laju aliran yang cukup besar( garis guratan
tidak beraturan dan menyebar keseluruh pipa dengan pola yang acak.3etiga karakteristik ini
masing-masing disebut aliran laminer( transisi dan turbulen.
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
7/39
OSBORNE REYNOLDS
>aminer &ransisi
&urbulen
Gambar #1?-B% 3arakteristik Aliran >aminer( &ransisi J &urbulen
Untuk nilai Re yang besar menunjukkan aliran yang sangat tidak beraturan #turbulen%
yaitu Re K C777.2nilah bilangan Reynold kritis atas( sedangkan untuk Re yang nilai kecil yaitu
Re L B777( menunjukkan baha sifat alirannya laminer yang disebut bilangan reynold kritis
baah.
Partikelnya-partikelnya bergerak secara teratur dan mempunyai garis edar yang sejajar
untuk aliran peralihan antara turbulen dan laminer disebut aliran transisi yaitu B777 L Re L
C777.
'ilangan Reynolds adalah bilangan yang tidak berdimensi yang menunjukkan sifat
suatu aliran sehingga besarnya tidak tergantung pada system yang dipakai.'ilangan Reynolds
juga dapat menyatakan antara efek inersia dan iskos dalam aliran. Menurut Reynolds( ada C
fakta yang menentukan sifat suatu aliran yaitu karakteristik kecepatan #8%( panjang #>%( massa
jenis #%( dan iskositas dinamik #N%. 4ubungan dari parameter-parameter tersebut adalah F
Re % ρxVxL
μ
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
8/39
OSBORNE REYNOLDS
)imana F
/ % μ
ρ iskositas kenematika%
"ehingga
Re % VxLv
Pada pipa diambil kecepatan rata-rata #8% sebagai kecepatan karakteristik dan garis
tengah pipa #)% sebagai panjang karakteristik sehingga diperoleh F
Re %VxD
v
'ilangan Reynolds adalah perbandingan gaya inersia terhadap gaya yang kekentalan
bekerja pada suatu cairan.
3.. a!a Iner$ia
Gaya 2nersia #@i% Massa + Percepatan
Fi = m x a
Fi = ρ x L3 xV
t
Fi = ρ x L2 x L
t x V
Fi = ρ x L3 x V 2
)imana F
8 3ecepatan aliran #mHs%
> )imensi panjang #m%
3erapatan massa #kgHm?%
3.4. a!a e$e5
Gaya Gesek #@f% Gesekan + >uas
Ff = μ xdv
dy x A
)imana F
N 3ekentalan dinamis
dv
dy Gradien kecepatan
8 3ecepatan setempat
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
9/39
OSBORNE REYNOLDS
ika 8 konstan( maka F
Ff = μ xv
y x L2
Ff = μ xv
L x L2
Ff = μ x V x L
i
f =
ρ x L2 x V
2
μ x V x L
i
f =
ρ x L x V
μ
Re =V x L
v#&erbukti%
3.6. 7a5*"r e$e5an
@aktor gesekan #@% merupakan salah satu ariabel yang menentukan besarnya
penurunan tekanan pada aliran fluida dalam pipa. Untuk memperoleh nilai fakta gesekan ini
dapat dilakukan dengan B cara yaitu F
a. Menggunakan Rumus
Aliran turbulen
8 %
0,316
ℜ0,25
Aliran transisi
8 %0,1506
ℜ0,1609
Aliran laminer
8 %64
ℜ
b. Menggunakan diagram Moody"ebelum menggunakan diagram moody( kita harus mengetahui nilai bilangan Reynolds
dan kekasaran relatie dari pipa yang di lalui oleh airan terlebih dahulu.
Ke5a$aran Rela*i8 %ɛ
d
)imana F
3ekasaran pipaɛ
d )iameter pipa
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
10/39
OSBORNE REYNOLDS
&ekanan turun dapat terlihat untuk aliran yang penuh cairan melalui pipa( dapat di
prediksi dengan menggunakan diagram moody.
Gambar #1?-?% )iagram Moody
)iagram jelas menunjukkan laminer( transisi( dan aliran turbulen sebagai peningkatan
bilangan Reynolds."ifat aliran pipa sangat bergantung pada apakah aliran laminer atau
turbulen.
Apabila suatu aliran flluida dialirkan diantara batas-batas yang tetap( maka hambatan
terhadap gerakan aliran akan mempunyai nilai terbesar pada permukaan-permukaan batasnya.
4al tersebut akan menyebabkan terjadinya perlambatan kecepatan partikel fluida pada
permukaan batas( sehingga akan membentuk suatu profil kecepatan pada aliran laminer yang
berbentuk parabola.
3.9. Aliran Dala& Salran N"n,Melin5ar Anl$:
Untuk bentuk seperti kotak( saluran empat persegi panjang atau annular #dimana tinggi
dan lebar yang sebanding% dimensi karakteristik aliran internal untuk situasi diambil menjadi
diameter hidrolik #)4% yang di definisikan sebagai C kali luas penampang #dari fluida%( dibagi
dengan perimeter dibasahi. Perimeter dibasahi untuk saluran adalah perimeter total dari semua
dinding saluran yang berada dalam kontak dengan aliran. 4al ini berarti panjang air terkena
udara tidak termasuk dalam perimeter dibasahi.
D; %4 x A
!
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
11/39
OSBORNE REYNOLDS
Untuk pipa melingkar( diameter hidrolik adalah persis sama dengan diameter pipa di
dalam( seperti yang dapat ditampilkan secara matematis.
Untuk saluran melingkar( seperti saluran luar dalam tabung di tabung penukar panas(
diameter hidrolik dapat ditampilkan aljabar untuk mengurangi sampai )4 annulus.
D; annl$ % D
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
12/39
OSBORNE REYNOLDS
Untuk bola dalam cairan( panjang skala karakteristik adalah diameter bola dan
kecepatan karakteristik adalah baha dari bola relatie terhadap cairan agak jauh dari bola
#seperti baha gerakan bola tidak mengganggu referensi yang terpisahkan dari cairan%.
3epadatan dan iskositas adalah apa yang mereka miliki pada cairan( perhatikan baha
aliran laminer murni hanya ada sampai Re 7(1 dibaah definisi ini.
)ibaah kondisi Re rendah( hubungan antara kekuatan dan kecepatan gerak yang
memberikan yaitu hukum "tokes.
3.1(. O)je5 O)l"n Dala& 7li#a
Persamaan untuk objek persegi panjang yang identik dengan bola( dengan objek yang
diperkirakan sebagai suatu ellipsoid dan sumbu panjang dipilih sebagai skala panjang
karakteristik.
Pertimbangan tersebut penting di sungai alami( misalnya untuk biji-bijian dimana
pengukuran masing-masing sumbu tidak praktis #misalnya karena terlalu kecil%( diameter
saringan yang digunakan bukan aliran seabgai karakteristik partikel skala panjang.3edua
perkiraan mengubah nilai-nilai bilangan Reynolds kritis.
3.1-. Ke$a&aan Ar$
Agar dua arus untuk menjadi serupa mereka harus memiliki geometri yang sama( dan
memiliki jumlah yang sama Reynolds dan nomor *uler. 3etika membandingkan perilaku
fluida pada titik-titik yang sesuai dalam model dan aliran skala penuh berikut ini berlaku F
ReM % Re
EM % E
ρm
ρm x V m2 =
ρ
ρ x V 2
umlah ditandai dengan keprihatinan 5m6 aliran sekitar model dan yang lain aliran yangsebenarnya. 4al ini memungkinkan para insinyur untuk melakukan eksperimen dengan model
berkunang pada saluran air atau teroongan angin( dan mengkorelasikan data ke aktu aliran
yang sebenarnya( menghemat biaya selama eksperimen laboratorium dan tepat
aktu.Perhatikan baha keserupaan dinamis benar mungkin memerlukan pencocokan lainnya
berdimensi angka juga( seperti bilangan Mach yang digunakan dalam arus kompresibel atau
bilangan @raude yang mengatur aliran saluran terbuka.!mset dari aliran turbulen O B(? + 17 ?-
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
13/39
OSBORNE REYNOLDS
3has pitch dalam major league baseball #B + 17
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
14/39
OSBORNE REYNOLDS
"V #
"t / 0 @/ % , @? ( 1ℜ x $2 x V ) 8
)imana istilah F
μ
ρ x D x V / 0 @/ %
( 1
ℜ )Akhirnya menjatuhkan bilangan prima untuk memudahkan membaca F"V
"t / 0 @/ % , @? ( 1ℜ x $2 x V ) 8
2nilah sebabnya mengapa matematis semua mengalir dengan bilangan Reynolds yang
sebanding.Perhatikan juga dalam persamaan diatas( senagai Re istilah kental lenyap(ȹ
dengan demikian jumlah arus tinggi Reynolds sekitar inisud dalam aliran bebas.
3.14. Re!n"l#$ Tran$'"r*a$i Te"re&a
&eorema &ransport #juga dikenal sebagai >eibniE-Reynolds &eorema &ransport% atau
dalam &eorema Reynolds singkat( adalah generalisasi tiga dimensi dari aturan >eibniE
terpisahkan yang juga dikenal sebagai diferensiasi baah tanda integral.
&eorema ini dinamai !sborne Reynolds #1CB-1;1B%.4al ini digunakan untuk menysusn
kembali turunan jumlah terintegrasi dan berguna dalam merumuskan persamaan dasar
mekanika kontinum.Perkembangan mengintegrasikan f f #+(t% selama aktu tergantung ilayah #t% yang
memiliki batas 9#t%( kemudian mengambil deriatie sehubungan aktu F
d
dt ∫
%(t )
❑
f dv
&ransportasi teorema Reynolds( diturunkan sebagai berikut F
d
dt ∫
%(t )
f dv % ∫%(t )
df
dt dv ∫
"%(t )
( v& x n ) f dA
)imana F
n #+(t% Unit normal yang menunjukkan luar
+ &itik di ilayah itu dan adalah ariabel integrasi
d J dA 8olume dan elemen permukaan pada +
8 b #+(t% kecepatan dari elemen daerah
f @ungsi ector atau skalar
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
15/39
OSBORNE REYNOLDS
Perhatikan baha integral di sisi kiri adalah semata-mata fungsi aktu( sehingga
deriatie total telah digunakan.
3.16. Anal"i Re!n"l#$
Reynolds analogi adalah popular dikenal untuk menghubungkan momentum turbulen
dan perpindahan panas.Asumsi utama adalah baha fluks panas'
A di system yang
bergolak ini analog dengan fluks momentum Q( yang menunjukkan baha rasio
(
'
A
harus
konstan untuk semua posisi radial.
f
2 %
)
( ρ x *) %
+ # c
V av
)ata eksperimental untuk aliran gas yang setuju dengan persamaan di atas kira-kira
menurut "chmit dan Prandtl jumlahnya hampi 1(7 dan hanya gesekan kulit hadir dalam aliran
meleati pelat datar atau di dalam pipa. 3etika cairan yang hadir dan atau bentuk tarik hadir(
analogi ini dikenal konensional telah alid.
Pada tahun B77( bentuk kualitatif aliditas analogi Reynolds itu kembali untuk aliran
laminer dari fluida mampat dengan iskositas dinamis ariabel #N%.4al ini menunjukkan
baha ketergantungan kebalikan dari bilangan Reynolds dan koefisien gesekan kulit #f%
adalah dasar bagi keabsahan analogi Reynolds( dalam aliran laminer konektif dengan N
konstan dan aiabel.
adi Reynolds analogi berlaku untuk aliran yang dekat untuk dikembangkan( untuk
perubahan dalam gradient ariabel lapangan #kecepatan dan suhu% di sepanjang aliran kecil.
3.19. Mane*i> Bilanan Re!n"l#$'ilangan Reynolds magnetic adalah sebuah kelompok tak berdimensi yang terjadi pada
megnetohydro dynamic. 2ni memberikan perkiraan efek megnetik adeksi ke magnet difusi
dan biasanya didefinisikan oleh F
R& %V x L
,
)imana F
8"kala kecepatan aliran
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
16/39
OSBORNE REYNOLDS
> "kala panjang aliran
)ifusiitas magnetik
3.2il
Untuk Rm L 1( adeksi relatie penting sehingga medan magnet akan cenderung untuk
bersantai menuju keadaan murni difusif( dtentukan oleh kondisi batas dari pada aliran.
Untuk Rm K 1( difusi relatie tidak penting pada skala panjang >. garis fluks dari medan
magnetic tersebut kemudian adeded dengan garis aliran fluida.
"ampai saat gradient terkosentrasi ke daerah skala panjang cukup pendek baha difusi
dapat mengembangkan ke adeksi.
3.21. Bilanan Re!n"l#$ Dala& Cairan Ken*al
Gambar #1?-C% 'ola =ang Mengulir Meleati Arus SGaya &arik #@d% J Gaya Graitasi #@g%T
)imana iskositas secara alami tinggi( seperti setiap polimer mencair( aliran laminer
biasanya.'ilangan Reynolds sangat kecil( hukum "tokes dapat digunakan untuk mencari
iskositas dari fluida.
"phere diperlakukan untuk jatuh melalui fluida dan mereka mencapai kecepatan
terminal dengan cepat dan iskositas fluida dapat ditentukan.
Aliran laminer solusi polimer dimanfaatkan oleh hean seperti ikan dan lumba-lumba(
yang memancarkan solusi kental dari kulit .hal ini dapat membantu mempermudah tubuh
mereka untuk bergerak ketika berenang. )alam keseharian kondisi ini telah dimanfaatkan
pada kapal( untuk mendapatkan kecepatan dengan memanfaatkan larutan polimer.
3.22. C"n*"h Pen*inn!a Bilanan Re!n"l#$
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
17/39
OSBORNE REYNOLDS
ika kebutuhan pengujian sayap pesaat( seseorang dapat membuat modelskala baah
dari dan mengujinya dalam teroongan angin menggunakan bilangan Reynolds yang
samabaha pesaat sebenarnya digunakan. ika misalnya model skala dimensi linier memilki
seperempat dari ukuran penuh( kecepatan aliran model harus dikalikan dengan faktor dari C
untuk medapatkan perilaku serupa.
Atau tes dapat dilakukan dalam sebuah tangki bukan di udara #efek kompresibilitas
disediakan dari udara tidak signifikan%. "ebagai iskositas kinematika air adalah sekitar 1?
kali lebih sedikit dibandingkan dengan udara 1
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
18/39
OSBORNE REYNOLDS
g. Mengerjakan kebalikan proses di atas untuk debit yang berubah-ubah dari besar ke
kecil.
h. Mengamati profil kecepatan( dengan cara menurunkan injector Eat arna ke dalam
mulut inlet( dan dalam keadaan tidak ada aliran membuka katup jarum dari
reseroir Eat arna dan meneteskan Eat arna ke dalam air. Membuka katup
pengontrol aliran lalu mengamati jenis aliran yang terjadi.
i. Mengukur kembali temperatur pada akhir percobaan.
-. ;ASIL DAN PER;ITUNAN
)ata hasil eksperimen 5!sborne Reynolds6 F
Nopercoba
an
Pengukuran Debit Kecepatan
aliran
(mm/s)
Bilangan
Reynol
ds
Tampak
Visual log Re !og "akt
uVolume
(ml)Debit(ml/s)
#
#$ %$ %&$
'&* *+*&+
lamine
r $* '&+ ,$&-..
#$ *' *&'
#$ *$ *&$ umla0 #$' #$&'0arga 1 rata,
rata *&%
'
#$ '' '&'
#.&*#- '.#&'+# laminer $&''. '&%%+ ,$&%'
#$ '$ '&$
#$ *# * umla0 -* -&*0arga 1 rata,
rata '&%*
*
#$ '+ '&+
'#&** **'&'#
%lamine
r $++ '&'# ,$&-$#
#$ *# *
#$ ' '& umla0 . .&0arga 1 rata,
rata '&.-
%
#$ *$ *&$
' %$#&-
*lamine
r $+ '&$% ,$&-++
#$ *' *&'
#$ %' %&' umla0 #$% #$&%0arga 1 rata,
rata *&%- #'% '%&. #.'&+%' '.$+&%
$transis
i$&$%' *&%%. ,#&*--
##. '*&
#'' '%&%
umla *% -'&.
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
19/39
OSBORNE REYNOLDS
00arga 1 rata,
rata '%&'-
#'' '%&%
#.&+- '.&-$
transisi
$&$%' *&% ,#&*--
#' '&'
#'' '%&% umla0 *-$ -%0arga 1 rata,
rata '%&-
-
* #.' $&-
%&.% ++&*
#-turbul
en $&$*% *&.% ,#&%+
* #-. +&**
* #.% #&** umla0 %%
#.#&**
0arga 1 rata,
rata $&%%
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
20/39
OSBORNE REYNOLDS
.
* #.$ $
%$&$+ +#+&+
#-turbul
en $&$* *&.%$ ,#&%
* #- .&-
* #.' $&- umla0 *.
#-+&**
0arga 1 rata,rata +&-.
+
* #-$ &-
%%*&+$$ .#&.
..turbul
en $&$* *&.*% ,#&%
* #.$ $
* #.$ $ umla0 *$
#-&-
0arga 1 rata,rata .&.+
#$
* #-% .
%.$&-$ -*'.&+
%turbul
en $&$*% *&. ,#&%+
* #+.
* '$' -&** umla0 -%
#+#&**
0arga 1 rata,rata *&-.
&emperatur B7
Perhi*nan G
Da*a 1G
1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B
/
B#777BB1(7B7??0(71
170;B(1
++
− x
(C/
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
21/39
OSBORNE REYNOLDS
1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B
/
B.#777BB1(7B.7??0(71
170;B(1
++
− x
(C/
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
22/39
OSBORNE REYNOLDS
C. Re υ
DV ×
C/
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
23/39
OSBORNE REYNOLDS
Da*a 4G
1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B
/
B#777BB1(7B7??0(71
170;B(1
++
− x
(C/
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
24/39
OSBORNE REYNOLDS
?. 8 %%##CH1
1777B D
xQ ratarata
π
−
%1?%#1C(?#CH1
1777.;(
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
25/39
OSBORNE REYNOLDS
PER;ITUNAN DENAN MENUNAKAN DIARAM MOODY
a. Per>")aan 1
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =3,4 ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 5,63 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 3$3,5$5
• )idapat f 7(1/?
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
26/39
OSBORNE REYNOLDS
• Log %e = log &3$3,5$5' = 3(5$5
• Log f = log &0,)63' = 0,*88
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
27/39
OSBORNE REYNOLDS
). Per>")aan 2
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =,43 ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% )8,3)* mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 8),$)
• )idapat f 7(BB
• Log %e = log &8),$)' = ,44$
• Log f = log &0,8' = 0,64
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
28/39
OSBORNE REYNOLDS
>. Per>")aan 3
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =,8* ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% ),633 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 33,)4
• )idapat f 7(1;;
Log %e = log &33,)4' = ,5)• Log f = log &0,)$$' = 0,*0)
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
29/39
OSBORNE REYNOLDS
#. Per>")aan (
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =3,4* ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 6,)56mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 40),6*3
• )idapat f 7(1
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
30/39
OSBORNE REYNOLDS
e. Per>")aan -
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =4,*ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% )8,$4 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 80$,405
• )idapat f 7(7CB
• Log %e = log &80$,405' = 3(448
• Log f = log &0,04' = ),3**
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
31/39
OSBORNE REYNOLDS
8. Per>")aan
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =4,6*ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% )85,$5*mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 855,*06
• )idapat f 7(7CB
• Log %e = log &855,*06' = 3,456
• Log f = log &0,04' = ),3**
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
32/39
OSBORNE REYNOLDS
. Per>")aan 4
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =60,44ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 455,584 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 6$$6,3)*
• )idapat f 7(7?C
• Log %e = log &6$$6,3)*' = 3,845
• Log f = log &0,034' = ),46$
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
33/39
OSBORNE REYNOLDS
h. Per>")aan 6
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =5$,*8ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 450,60$ mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 6$)$,$)*
• )idapat f 7(7?<
• Log %e = log&6$)$,$)*' = 3,840
• Log f = log &0,035' = ),456
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
34/39
OSBORNE REYNOLDS
i. Per>")aan 9
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =58,8$ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 443,$00 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = 68)6,888
• )idapat f 7(7?<
• Log %e = log&68)6,888' = 3,834
• Log f = log &0,035' =),456
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
35/39
OSBORNE REYNOLDS
j. Per>")aan 1<
o iskositas # % 0,0084653 cm !"
o Qrata#rata =63,*8ml!"
o 3ecepatan Rata-Rata #v% 480,*60 mm!"
o 'ilangan Reynolds #R e% = *38,$4
• )idapat f 7(7?C
• Log %e = log &*38,$4' = 3,865
• Log f = log &0,034' = ),46$
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
36/39
OSBORNE REYNOLDS
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
37/39
OSBORNE REYNOLDS
4. 7OTO ALAT
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
PESAWAT OSBORNEGELAS UKUR
STOP WATCHTERMOMETER
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
38/39
OSBORNE REYNOLDS
6. APLIKASI
Aplikasi dari bilangan Reynolds #Re% yang di dapat dari percobaan !sborne Reynolds
adalah kita dapat mengklasifikasikan jenis aliran( apakah suatu aliran itu termasuk aliran
laminer( transisi ataupun aliran turbulen. Pengklasifikasian jenis aliran ini penting dilakukan
karena akan berguna dalam perancangan bangunan air.
)alam perencanaan bangunan air kita perlu mengetahui sifat-sifat dari aliran tersebut
karena sifat aliran penting diketahui agar kita dapat mengantisipasi kerusakan yang
ditimbulkan oleh sifat aliran tersebut.
'ilangan Reynolds #Re% juga berfungsi dalam menentukan tipe kolam olak yang
digunakan pada bendung.
Adapun deskripsi aplikasinya adalah sebagai berikut F
1. Menentukan panjang kolam olak
B. Perencanaan pipa
Menentukan koefisien nilai f dan dimensi pipa
TOMAN WANRO SIHOMBING
(12 0404 001)
8/15/2019 Modul 13 Michael (1)
39/39
OSBORNE REYNOLDS
;. KESIMPULAN
1% 'ilangan !sborne Reynolds #Re% digunakan untuk mengklasifikasikan
jenis aliran( yaitu aliran laminer( transisi dan turbulen
B% )ari grafik hubungan antara debit #,% dan bilangan Reynolds #Re%
diketahui baha besarnya debit berbanding lurus dengan bilangan Reynolds( ini
berarti baha semakin besar debit suatu aliran maka aliran akan berubah dari
laminer ke turbulen.
?% )ari grafik hubungan antara kecepatan aliran #8% dan bilangan Reynolds
#Re% diketahui baha besarnya kecepatan aliran berbanding lurus dengan bilangan
Reynolds( ini berarti baha semakin besar kecepatan aliran suatu aliran maka aliran
akan berubah dari laminer ke turbulen.
C% )ari grafik hubungan antara bilangan Reynolds #Re% dan faktor gesekan #f%
diketahui baha f berbanding terbalik dengan Re berarti semakin besar nilai Re
amak semakin kecil nilai f.
1aporan praktikum 4idrolika &.A. B71