Konsep Aliran Fluida � Masalah aliran fluida dalam PIPA : �Sistem Terbuka (Open channel) �Sistem Tertutup �Sistem Seri �Sistem Parlel
� Hal-hal yang diperhatikan : �Sifat Fisis Fluida : Tekanan, Temperatur, Masa Jenis dan Viskositas.
Konsep Aliran Fluida � Viskositas suatu fluida bergantung pada harga TEKANAN dan TEMPERATUR. �Untuk fluida cair, tekanan dapat diabaikan. �Viskositas cairan akan turun dengan cepat bila temperaturnya dinaikkan.
Konsep Aliran Fluida � Hal-hal yang diperhatikan : �Faktor Geometrik : Diameter Pipa dan Kekasaran Permukaan Pipa. �Sifat Mekanis : Aliran Laminar, Aliran Transisi, dan Aliran Turbulen.
Konsep Aliran Fluida Aliran Laminar
Aliran Transisi
Bilangan REYNOLDS
Aliran Turbulen
DV ρ Re = µ
Konsep Aliran Fluida � Arti fisis Bilangan REYNOLDS : �Menunjukkan kepentingan Relatif antara EFEK INERSIA dan EFEK VISKOS dalam GERAKAN FLUIDA.
Konsep Aliran Fluida
Konsep Aliran Fluida � Parameter yang berpengaruh dalam aliran : �Diameter Pipa (D) �Kecepatan (V) �Viskositas Fluida (µ) �Masa Jenis Fluida (ρ) �Laju Aliran Massa (ṁ)
Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Kekekalan Massa
Q = AV
Persamaan KONTINUITAS
Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Energi Kinetik
Suatu dasar untuk penurunan persamaan
Seperti : 1. Persamaan Energi � Persamaan BERNAULI 2. Persamaan Energi Kinetik � HEAD KECEPATAN
Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Momentum
Menentukan gaya-gaya Dinamik Fluida
Banyak dipergunakan pada perencanaan : POMPA, TURBIN, PESAWAT TERBANG, ROKET, BALINGBALING, KAPAL, BANGUNAN, dll
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Contoh :
1 2
Jika pada kondisi 1 Re sebesar 1200, fluida yang mengalir adalah MINYAK. Tentukan Re pada kondisi 2, bila diketahui D 1 = 25 mm dan D2 = 15 mm.
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi :
V1 D 1 Re 1 υ 1 Re 1 = ⇒ V1 = υ1 D1 Q1 = Q 2 V1 A1 V1 A1 = V 2 A2 ⇒ V 2 = A2 V2 D2 Re 2 = υ2
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Contoh :
1
m m 0 50 1000
18
0
mm
m m
Sebuah system pemanas udara dengan menggunakan matahari, udara dingin masuk kedalam pemanas melalui saluran rectangular dengan ukuran 300 mm x 150 mm, kemudian pada sisi keluarnya dengan menggunakan pipa berdiameter 250 mm. Rapat massa udara pada sisi masuk 1.17 kg/m 3 dan pada sisi keluarnya 1.2 kg/m3. Jika kecepatan aliran udara pada sisi masuk pemanas sebesar 0.1 m/s, Hitung: Laju aliran massa udara dan kecepatan udara pada sisi keluar.
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi :
Diketahui : Fluida = Udara A1 = 0.3 x 0.15 = 0.045 m 2
(sisi masuk)
A2 = π/4 x (0.25 m) 2 = 0.0491 m2
(sisi keluar)
ρ1 = 1.17 kg/m3 ρ2 = 1.2 kg/m3 V1 = 0.1 m/s
ṁ1 = ρ1 x A1 x V1 = 1.17 kg/m3 x 0.045 m2 x 0.1 m/s = 5.27 x 10-3 kg/s
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi :
Dengan persamaan KONTINUITAS : ρ1 x A1 x V1 = ρ2 x A2 x V2 5.27 x 10-3 kg/s = 1.2 kg/m3 x 0.0491 m2 x V2 V2 = 0.09 m/s
Sehingga : ṁ2 = 1.2 kg/m3 x 0.0491 m2 x 0.09 m/s = 5.30 x 10-3 kg/s
Aliran Zat cair riil Soal 1 : Air mengalir melalui pipa berdiameter 150mm dan kecepatan 5,5 m/d. Kekentalan kinematik air adalah 1,3x10 -6m2/d. Selidiki tipe aliran. Solusi: Soal 2 : Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 20 0C. Hitung debit aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan kinematik air pada temperatur tersebut adalah 1x10 -6m2/d. Solusi: Soal 3 : Minyak dengan kekentalan kinematik 1,67x10 -4m2/d dan rapat relatif 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter 2,5 cm dan panjang 50 m. Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan tenaga sepanjang pipa. Solusi:
Soal 4 : Minyak dengan rapat massa ρ =900kg/m3 dan kekentalan kinematik ν =0,0002 m2/d mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang 10 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan 45 0. Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa (N/m2) dan 250 kPa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a) Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer? laminer?.. Solusi: Soal 5 : Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida ν = 1,3x10-6m2/d); (b) bensin ( ν = 4,06x10-7m2/d) tersebut adalah (a) air ((ν dan ( c) glycerin ( ν= 1,18x10-3m2/d). Solusi: Soal 6: Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 10 mm dan pada angka Renolds 1800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 100 m panjang pipa. Hitung debit aliran.
Soal 7 : Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm dari titik A ke titik B. Titik terbuka ke udara luar. Elevasi titik B adalah 50m di atas titik A. debit aliran 40l/d. Rapat relatif S=0,9 dan kekentalan kinematik 2,1x10 -4m2/d. Hitung tekanan di titik A. Soal 8: Minyak dengan kekentalan kinematik 2,1x10-4m2/d dan rapat relatif S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter 2,5 cm. Apabila penurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0,12 kgf/cm2, tentukan debit aliran aliran.. Soal 9: Pipa sepanjang 600 m dan diameter 15 cm mengalirkan minyak dengan kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah ν=19cm2/d, hitung kehilangan tenaga karena gesekan gesekan.. Soal 10 Minyak dengan kekentalan ν = 2,1x10-4m2/d mengalir melalui pipa berdiameter 20 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 100m. Hitung kehilangan tenaga tenaga.. Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun ke kanan) dengan kemiringan 1:100. Rapat relatif minyak S=0,9.
Soal 11 : Angka Renolds untuk aliran minyak melalui pipa berdiameter 100mm adalah 1800. Apabila kekentalan kinematik ν =0,74x10-4 m2/d, berapakah kecepatan pada sumbu pipa dan kecepatan rerata, serta kecepatan pada titik yang berjarak 10 mm dari dinding. Hitung pula kehilangan tenaga jika panjang pipa 100 m. Solusi: Soal 12 : Minyak dipompa melalui pipa berdiameter 25 cm dan panjang 10 km dengan debit aliran 0,02 m 3/d. Pipa terletak miring dengan kemiringan 1:200. Rapat relatif minyak S=0,9 dan kekentalan kinematik ν =2,1x10-4 m2/d. Apabila tekanan pada ujung atas adalah p=10kPa, ditanyakan tekanan di ujung bawah bawah..
