Konsep Aliran Fluida

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..