aliran fluida

Nama : FATWAH M MADANG (08020028)
Kel
: 07
ALIRAN FLUIDA
Pengertian
Fluida adalah suatu zat yang dpat mengalir bisa berupa cairan atau gas. Fluida mengubah
bentuknya dengan mudah dan didalam kasus mengenai gas,mempunyai volume yang sama
dengan volume uladuk yang membatasi gas tersebut. Pemakaian mekanika kepada medium
kontinyu,baik benda padat maupun fluida adalah didasari pada hukum gerak newton yang
digabungkan dengan hukum gaya yang sesuai.
Sala satu cara untuk menjelaskan gerak suatu fluida adalh dengan membagi –bagi fluida
tersebut menjadi elemen volume yang sangat kecil yang dapat dinamakan partikel fluida
danmengikuti gerak masing-masing partikel ini.
Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi tabung aliran,bila
aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap tidak berubah bentuknya dan fluida yang
pada suatu saan berada didalam sebuah tatung akan tetap berada dalam tabung ini seterusnya.
Kecepatan aliran didalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan mempunyai besar
berbanding terbalik dengan luas penampangnya. (pantar,s, 1997)
Konsep aliran fluida yang berkaitan dengan aliran fluida dalam pipa adalah :
1. Hukum kekentalan Massa
2. Hukum Kekentalan energi
3. Hukum kekentalan momentum
4. Katup
5. Orifacemeter
6. Arcameter (rotarimeter). (martomo, s, 1999)
Macam-Macam Aliran
Aliran
dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen,
laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak
rotasional.
Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :
1. Aliran laminer
2. Aliran turbulensi
Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam keadaan laminer.
Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan aliran pada suatu
titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-rata pada
daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai.
Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, volume
aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga,
kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut.
Dalam
pengukuran fluida termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien
kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan pengukuranpengukuran,
misalnya
elektromagnetik
:
langsung,
tak
dan optik. Pengukuran
langsung,
gravimetrik,volumetrik,
elektronik,
debit secara langsung terdiri dari atas penentuan
volume atau berat fluida yang melalui suatupenampang dalam suatu selang waktu tertentu.
Metoda tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan, perbedaan
tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan besaran
perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan gravimerik atau
penentuan volumetrik dengan berat atau volume diukur atau penentuan dengan mempergunakan
tangki yang dikalibrasikan untuk selang waktu yang diukur.
Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui :
1. Kecepatan (velocity)
2. Berat (massanya)
3. Luas bidang yang dilaluinya
4. Volumenya. (http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18295/3/Chapter%20II.pdf)
Aliran fluida dapat diaktegorikan:
1. Aliran laminar
Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan–lapisan, atau lamina–lamina dengan
satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk
meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif
antara lapisan. Sehingga aliran laminar
memenuhi hukum viskositas Newton yaitu : τ = µ dy/du
2. Aliran turbulen
Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena
mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar
momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam
keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang
merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran.
3. Aliran transisi
Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.
Aliran Tak-termampatkan
Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahn
besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak
termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk
aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:
di mana:
v = kecepatan fluida
g = percepatan gravitasi bumi
h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi
p = tekanan fluida
ρ = densitas fluida
Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

Aliran bersifat tunak (steady state)

Tidak terdapat gesekan (inviscid)
Dalam bentuk lain, Persamaan Bernoulli dapat dituliskan sebagai berikut:
Aliran Termampatkan
Aliran termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan berubahnya besaran
kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida termampatkan
adalah: udara, gas alam, dll. Persamaan Bernoulli untuk aliran termampatkan adalah sebagai
berikut:
di mana:
= energi potensial gravitasi per satuan massa; jika gravitasi konstan maka
= entalpi fluida per satuan massa
Catatan:,
di mana
adalah energi termodinamika per satuan massa, juga disebut sebagai energi internal
spesifik. (http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli)
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu
aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.
Re = ρ VD / µ
Dimana :
V kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)
D adalah diameter dalam pipa (m)
ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3)
µ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)
Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds)
diasumsikan/dikategorikan
laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi
berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds
kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.
Viskositas
Viskositas fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau
perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju perpindahan
momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan seiring bertambahnya
kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat cair bila dipanaskan akan
mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur pada zat cair yang
menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut.
Rapat jenis (density )
Density atau rapat jenis (ρ) suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan
dinyatakan dalam massa persatuan volume; sifat ini ditentukan dengan cara menghitung nisbah (
ratio ) massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume bagian tersebut.
nilai density dapat dipengaruhi oleh temperatur semakin tinggi temperatur maka kerapatan suatu
fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari molekul– molekul fluida semakin
berkurang.
Debit Aliran
Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing masing pipa
experimen diaman rumus debit aliran
Q =∀/t
Dimana :
Q adalah debit aliran ( m3/s)
V adalah kecepatan aliran ( m/s )
A adalah luas penampang ( m2)
∀adalah volume fluida ( m3 )
Koefisien Gesek
Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran
laminar dan aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek erbeda pula untuk masing–masing
jenis aliran . Pada aliran Laminar dalam pipa tertutup (closed conduits) mempunyai distribusi
vektor kecepatan , Pada aliran laminar vektor kecepatan yang berlaku adalah kecepatan dalam
arah z saja.
(http://ridwan.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/10075/Karakteristik+Aliran+Fluida1.pdf)
PUSTAKA
http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli)
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18295/3/Chapter%20II.pdf
http://ridwan.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/10075/Karakteristik+Aliran+Fluida1.pdf
Setyawan, M, S.T, 1999 “ Buku Petunjuk Praktikum Lanjut Teknik Kimia” Unuversitas Ahmad
Dahlan, Yogyakrta
Stiaban, Pantur, Ph.D, 1997 “ Fisika”, edisi ke-3, jilid 1, erlangga Bandung