Soal jawab mekanika fluida, munson, example 8.2 laminar pipe flow

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search

< back to Soal-jawab Mekanika Fluida

Contents

Knowledge base

Studi kasus dan Terjemahannya

Munson example 8.2.png (Ref. Fundamentals of fluid mechanics, Munson et. al., 6th ed., John Wiley & Sons)

Terjemahan

Diketahui

viscousity μ = 0.40 N.s/m2

density ρ = 900 kg/m3

diameter D = 0.020 m

Ditanyakan

a) pressure drop (Δp=p1-p2), Q=2×10^-5 m3/s, l=x2-x1=10 m

b) θ saat p1=p2

c) Jika p1 - 200 kPA, berapa tekanan (p) pada x3=5m

Artikel 1 hasil diskusi : Pengaruh Kemiringan Pipa terhadap Pressure Drop pada Pipa

Konsep yang digunakan pada soal ini adalah tentang pengaruh kemiringan pipa terhadap pressure drop dalam aliran pada pipa. Pressure drop merupakan sebuah peristiwa turunnya tekanan pada aliran fluida dari satu titik ke titik yang lain akibat beberapa faktor. Tekanan pada aliran fluida sendiri dapat dibedakan menjadi 3, yaitu:

Tekanan Statik => tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

Tekanan Dinamis => tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

Tekanan Hydrostatik => tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Dari ketiga hal ini dapat kita simpulkan bahwa peristiwa pressure drop dapat diakibatkan dari penurunan kecepatan partikel fluida serta perubahan ketinggiannya. Penurunan kecepatan pada partikel fluida dapat diakibatkan oleh perlambatan akibat adanya tegangan-tegangan pada partikel dari fluida tersebut akibat viskositas dan turbulensinya. Perubahan ketinggian pada fluida dapat mempengaruhi nilai tekanan hidrostatik sehingga jika pipa aliran fluida diberikan kemiringan ke atas maka arah kecepatan partikel fluida akan melawan gravitasi sehingga terjadilah penurunan kecepatan yang akan menurunkan tekanan, sementara jika diberikan kemiringan ke bawah akan membuat kecepatan partikel searah dengan gravitasi sehingga kecepan akan bertambah dan akan menaikan tekanannya.


Aplikasi dari konsep ini adalah, dalam melakukan perancangan pada pipa kita dapat merekayasa pressure drop yang terjadi pada pipa dengan mengatur kemiringan dari pipa yang dapat menutupi energi yang hilang akibat tegangan pada fluida.


Ahmad Mohammad Fahmi (1806181836)

Artikel 2: Hasil Pressure Drop pada Aliran Laminar Dalam Distribusi Fluida Pada Pipa Panjang

Pada fluida yang mengalir di pipa dapat mengakami 2 jenis aliran, yaitu aliran laminar dan aliran. Jika diketahui . a. Aliran Laminar (Re<2400) b. Diameter dalam Pipa : 10 inch = 0.25 m (pipa yang biasa dipakai di dunia industri) c. Viskositas Dinamik : 8.2 x 10-4 Kg/m.s d. Panjang Pipa 1 km = 1000 m Panjang pipa adalah jarak dari reservoir/ rumah pompa sampai dengan ujung pompa.

Maksimal kecepatan maksimal yang diperbolehkan agar tetap pada aliran laminar adalah

Hitung4a.Jpg

Maka kecepatan maksimal yang diperbolehkan dalam mengalirkan pipa adalah 7.87 x 10-4 m/s Kecepatan sangat rendah sekali agar fluida tetap dalam kondisi laminar

Pressure Drop yang terjadi selama pipa mengalir sepanjang 1 km adalah

Hitung4b.Jpg

Pressure drop yang terjadi pada pipa sejauh 1000 m adalah 0.161 Pa. Dari hal ini dapat diketahui bahwa yang mempengaruhi pressure drop pada distribusi fluida air di pipa adalah adjust diameter dan kecepatan. Karena kecepatan diatas sangat kecil, akan susah digunakan dalam kehidupan sehari – hari, oleh sebab itu akan lebih baik jika diameter diperkecil agar kecepatan akan bertambah pada flow rate yang konstan.

Gandes Satria Pratama

1906435492

Artikel 3 hasil diskusi : Pengaruh Sudut Elevasi pada Pipeline untuk Aliran Laminer

Dalam perancangan suatu pipeline tentu pressure drop menjadi salah satu parameter vital yang harus dikonsiderasi untuk menentukan bentuk isometrik pipeline. Rugi-rugi tekanan yang terlalu besar akan menyebabkan fluida tidak dapat mengalir hingga ke tujuannya tanpa bantuan dari pompa.

Hal yang perlu diperhatikan dalam pressure drop adalah bahwa untuk suatu kondisi fluida yang sama, apabila sudut elevasi pipeline berubah, maka pressure drop yang didapatkan tidak akan sama.

Untuk memberikan suatu bukti akan klaim ini, dimisalkan suatu fluida dengan aliran laminer yang berada pada dua kondisi. Kondisi pertama adalah fluida mengalir pada pipeline yang lurus horizontal. Sedangkan kondisi kedua, fluida mengalir pada pipeline yang memiliki sudut elevasi θ. Pada dua kondisi ini, fluida memiliki viskositas, massa jenis, dan flowrate yang sama.

Dalam hukum Poiseulle, dinyatakan bahwa untuk flowrate, viskositas, dan massa jenis yang sama, pressure drop akan dikurangi oleh gamma dikali panjang dikali sinus dari sudut elevasi. Sehingga, pada kondisi pipa horizontal pressure drop yang didapatkan akan lebih kecil jika dibandingkan dengan pada kondisi pipa menanjak (memiliki sudut elevasi).

Perlu diperhatikan, jika pipeline berada pada kondisi turunan, gravitasi akan membantu pergerakan fluida, sehingga pressure drop yang lebih kecil akan di dapatkan (sin θ < 0) . Jika pipeline berada pada kondisi menanjak, pressure drop yang didapatkan akan lebih besar (sin θ > 0).

Dengan penjelasan demikian, maka terlihat bahwa untuk perancangan pipeline di lapangan sangat di pengaruhi oleh sudut elevasi. Sehingga setelah dilakukan kalkulasi, akan diketahui di titik-titik mana saja akan diperlukan pompa untuk mengatasi pressure drop yang terjadi. Aplikasi di lapangan untuk ini ada pada perancangan pipeline migas.


-Elita Kabayeva, 1906435486-

Artikel 4 hasil diskusi : Pengaruh Kemiringan Pipa terhadap Pressure Drop Aliran

Pressure drop adalah penurunan tekanan aliran yang terjadi akibat beberapa faktor. Pada kasus ini, tekanan dapat berubah karena perubahan ketinggian pada pipa. Pada pipa dengan fluida yang mengalir ke atas fluida semakin lama akan bertambah ketinggiannya. Pada titik tertinggi, beban fluida diatas fluida tersebut berkurang, karena fluida di atasnya lebih sedikit. Terjadilah pressure drop saat fluida naik. Sebaliknya, fluida yang berada di bawah mendapatkan beban dari fluida di atasnya, sehingga fluida terdorong ke bawah. Pada titik ini, tekanan bertambah. Oleh karena itu, pipa dengan fluida yang mengalir ke bawah akan mendapatkan tekanan. Hal tersebut dinamakan tekanan hidrostatik.

Salah satu aplikasi perhitungan kemiringan pipa adalah penempatan ketinggian tangki air untuk sistem irigasi. Dalam hal ini, harus ditentukan berapa tekanan yang diperlukan untuk mengaliri sistem irigasi. Dalam beberapa kasus, kadang sumber air tidak selalu berada lebih tinggi dengan wilayah yang diirigasi, oleh karena itu, perlu mengurangi pressure drop yang disebabkan kenaikan ketinggian. Hal ini bisa diaatasi dengan analisis pressure drop, juga penambahan pompa pada pipa.

Raditya Aryaputra Adityawarman (1806181691)

Artikel 05 hasil diskusi : Persamaan Navier-Stokes pada laminar pipe flow

Aliran laminar dalam pipa lurus dapat dianggap sebagai gerakan relatif dari satu set silinder cairan konsentris, yang difiksasi pada dinding pipa dan yang lainnya bergerak dengan kecepatan yang meningkat ketika pusat pipa didekatkan. Contohnya asap yang naik di jalur lurus dari rokok yang beraliran laminar, namun setelah naik sedikit, asap biasanya berubah menjadi aliran turbulen.

Aliran laminar umum hanya dalam kasus di mana saluran aliran relatif kecil, fluida bergerak lambat, dan viskositasnya relatif tinggi. Aliran minyak melalui tabung tipis atau aliran darah melalui kapiler adalah laminar. Sebagian besar jenis aliran fluida lainnya adalah turbulen kecuali di dekat batas padat, di mana alirannya sering laminar, terutama dalam lapisan tipis yang berdekatan dengan permukaan.

Aliran laminar dalam tabung berdinding halus dari penampang lingkaran dengan jari-jari a, diasumsikan tidak dapat dimampatkan dan kecepatan aksial u adalah fungsi dari posisi radial r dan waktu t, tetapi seragam secara aksial. Cairan ini memiliki kepadatan r dan molekul viskositas kinematik v0. Viskositas kinematik efektif n{t} seragam dalam ruang, tetapi dapat bervariasi dalam waktu dengan cara yang ditentukan. Fungsi yang ditentukan n1{t} dengan mudah diskalakan sebagai

Eq1-Hans.jpg

di mana n{t} adalah fungsi viskositas dan bagian variabelnya, n1 {t}, diasumsikan kontinu meskipun turunannya tidak perlu kontinu. Untuk aliran laminar yang tidak dapat dimampatkan sepenuhnya berkembang dalam pipa, persamaan gerak Navier- Stokes menunjukkan bahwa, tanpa adanya gaya benda yang signifikan, tekanannya seragam di atas penampang pipa dan merupakan fungsi linear dari koordinat aksial z. Akibatnya , gradien tekanan seragam di sepanjang pipa. Fungsi gradien tekanan, yang, secara umum, mungkin tergantung waktu, mudah didefinisikan sebagai

Eq2-Hans.jpg

Persamaan Navier–Stoke asimetri :

Eq3-Hans.jpg

Oleh : Hans Thiery T (1806233341)


Artikel 06 hasil diskusi : Mengenal Pressure Drop

Ilustrasipressuredrop.jpg

Dari ilustrasi di atas, kita dapat melihat 2 kondisi yang diasumsikan ketika kita melakukan pengamatan dan perhitungan pada dinamika fluida. Kedua kondisi ini menghasilkan aliran yang berbeda. Gesekan adalah suatu hal yang sangat sulit untuk dihindari saat kita mempertemukan 2 material yang berbeda. Ternyata gesekan antara fluida dengan dinding plat turut mempengaruhi hasil suatu fenomena. Pressure drop adalah penurunan tekanan pada satu titik horizontal dengan titik horizontal berikutnya. Kita dapat melogikakannya dari persamaan Bernoulli.

Mungkin pada persamaan Bernoulli biasa, ketika tidak ada perbedaan ketinggian, tidak ada perubahan luas permukaan penampang, dan tidak ada gesekan, tidak aka nada perubahaan tekanan. Kecepatan dan tekanan fluida akan selalu sama di sepanjang aliran. Namun, kondisi seperti ini sangat ideal dan hamper mustahil menemukannya di kehidupan nyata. Oleh karena itu dari persamaan Bernoulli lanjut, kita dapat menemukan ada total energi yang dilepas akibat adanya gaya gesekan. Energi kinetik dan tekanan yang berkurang seiring berjalannya fluida pada horizontal yang sama akan diseimbangkan dengan naiknya total gaya gesek.

Banyak hal yang turut mempengaruhi pressure drop seperti koefisien gesek fluida dan dinding plat, belokan-belokan pada pipa, dan mungkin sambungan pipa ataupun ketidakrataan pipa itu sendiri. Sehingga perusahaan atau instansi akan merekayasakan berbagai cara. Salah satunya adalah pemberian pelumas/pelicin pada dinding pipa, meminimalisasi belokan pada pipa dengan perhitungan terlebih dahulu pada desain awal, ataupun pemakaian compressor untuk Kembali menyeimbangi totak gaya gesek sepanjang pipa yang sudah tinggi.


Oleh : Bolonni Nugraha / 1806181741

Artikel 7 hasil diskusi : Kemiringan pada pipa dan pengaruhnya pada pressure drop

Pressure drop sejatinya dipengaruhi oleh beberapa factor, diantaranya adalah tekanan static, tekanan dinamis, dan tekanan hidrstatis. Tekanan hidrostatis merupaka tekanan yang diakibatkan oleh beda ketinggian fluida terhadap titik steadynya. Oleh karena itu, kemiringan pipa akan mempengaruhi besarnya pressure drop pada suatu aliran.

Kemiringan pipa menyebabkan adanya perubahan ketinggian, yang juga akan mempengaruhi tekanan hidrostatis aliran. Jika pipa miring ke atas, kecepatan aliran akan berkurang seiring dengan kenaikan kemiringan pipa. Penurunan kecepatan aliran tersebutlah yang membuat tekanan berkurang. Jika pipa miring kebawah, kecepatan aliran yang mengalir akan lebih cepat karena bantuan percepatan gravitasi, yang mana akan menambah nilai tekanan yang terjadi dalam pipa.


Artikel 8 hasil diskusi : Hubungan antara Pressure Drop Akibat Perubahan Ukuran Penampang pada Elbow dengan Perubahan Kecepatan

Hal pertama yang harus kita ketahui adalah apa itu pressure drop. Pressure drop adalah penurunan tekanan pada suatu aliran fluida dikarenakan adanya gesekan dengan dinding aliran akibat adanya perubahan ukuran penampang, adanya elbow dan sebagainya. Pada dasarnya dengan mengacu pada rumus V=Q/A, naiknya kecepatan pada aliran fluida dikarenakan semakin tinggi nilai debitnya dan semakin kecil luas penampangnya. Pressure drop yang terjadi akan semakin tinggi dikarenakan semakin besarnya debit aliran serta terjadi gesekan pada dinding elbow. Ketika aliran fluida melewati elbow yang mengalami perluasan penampang akan terjadi perubahan kecepatan aliran pada penampang masuk yang memungkinkan terjadinya pemisahan aliran serta pola aliran yang berubah-ubah sehingga lapisan batasnya pun ikut berubah.

Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi (1906435510)

Artikel 9 hasil diskusi: Hukum II Newton sebagai Pendekatan Analisis Fully Developed Flow pada Aliran Laminar Fluida

Studi kasus ini menunjukkan salah satu kasus real yaitu aliran fluida laminar melalui pipa. Terdapat beberapa pendekatan yang berkaitan dengan fully developed flow pada aliran laminar, Hukum II Newton, Navier-Stokes Equation, dan analisis dimensional. Namun pada example 8.2, pendekatan yang digunakan adalah pendekatan Hukum II Newton, karena yang dianalisis merupakan gaya-gaya yang bekerja pada pipa. Dengan menggunakan rumus F=m.a, kita mengetahui terdapat gaya-gaya yang berlaku pada fluida yaitu gaya akibat tekanan awal (p1), gaya akibat tekanan akhir (p2=p1-Δp), dan tegangan geser (2πrlτ). Dengan mengabaikan efek gravitasi sehingga tidak ada akselerasi, maka didapat rumus perbedaan tekanan akibat debit fluida seperti pada soal.

oleh: Edward Joshua Patrianus Mendrofa (1806233354)


Artikel 10 hasil diskusi: Pengaruh Kemiringan Pipa terhadap Pressure Drop pada Pipa

Pressure drop merupakan sebuah peristiwa turunnya tekanan pada aliran fluida dari satu titik ke titik yang lain akibat beberapa faktor. Tekanan pada aliran fluida sendiri dapat dibedakan menjadi 3, yaitu:

● Tekanan Statik: tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

● Tekanan Dinamis: tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

● Tekanan Hydrostatik: tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Pressure drop dapat diakibatkan dari penurunan kecepatan partikel fluida serta perubahan ketinggiannya. Penurunan kecepatan pada partikel fluida dapat diakibatkan oleh perlambatan akibat adanya tegangan-tegangan pada partikel dari fluida tersebut akibat viskositas dan turbulensinya. Perubahan ketinggian pada fluida dapat mempengaruhi nilai tekanan hidrostatik sehingga jika pipa aliran fluida diberikan kemiringan ke atas maka arah kecepatan partikel fluida akan melawan gravitasi sehingga terjadilah penurunan kecepatan yang akan menurunkan tekanan, sementara jika diberikan kemiringan ke bawah akan membuat kecepatan partikel searah dengan gravitasi sehingga kecepan akan bertambah dan akan menaikan tekanannya

Oleh: Muhammad Fairuz Daffa (1806181716)

Artikel 11 hasil diskusi: Pressure Drop pada Aliran dalam Pipa

Pressure Drop adalah penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa atau tabung ke hilir titik. Pressure drop pada pipa nilainya akan meningkat sebanding dengan gesekan dalam jaringan pipa dan begitu pula sebaliknya. Pada aliran laminar pressure drop dapat dihitung dengan rumus dibawah ini:

Lamvir.jpg Lamvir1.jpg

Pada aliran turbulen:

Turbu.jpg

Pressure drop pada pipa juga dipengaruhi oleh tingkat kemiringan pipa. Hal ini disebabkan oleh adanya tekanan hidrostatik, yaitu tekanan yang ada karena ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Oleh: Virsya Pramesti Salsabila - 1806181760

Artikel 12 hasil diskusi : Hubungan Antara Pressure drop dengan flow rate

Pressure drop adalah hilangnya atau penurunan tekanan dalam pipa karena adanya gaya gesek pada fluida Ketika kontak dengan permukaan. Nilai Pressure drop ini dipengaruhi oleh kecepatan aliran masuk dan juga luas penampang pipa sehingga semakin besar flow rate atau debit maka pressure drop yang dihasilkan juga akan semakin besar. Panjang pipa juga berpengaruh terhadap pressure drop, semakin Panjang pipa maka akan semakin besar pressure drop

Oleh :Muhammad Bagir Alaydrus (1806233373)

Artikel 13 hasil diskusi : Viscous Dissipation dan Perilaku Fluida

Seperti yang sudah diketahui sebelumnya, Aliran Laminar adalah aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan yang membentuk garis-garis alir dan tidak berpotongan satu sama lain. Alirannya relatif mempunyai kecepatan rendah dan fluidanya bergerak sejajar.

Ketika fluida mengalir melalui sistem perpipaan, di mana pipa naik dan turun, perubahan ketinggian, tekanan pada titik tertentu dalam pipa juga dipengaruhi oleh perubahan ketinggian fluida yang telah terjadi. Sebagai contoh, di bagian atas fluida terdapat beban kecil yang seiring bergeraknya pipa secara vertikal terjadi perubahan ketinggian. Oleh karena itu, ada kehilangan tekanan dalam pipa saat fluida naik. Karena perubahan struktur ketinggian dan perubahan titik mengalirnya fluida. Sebaliknya, terdapat beban maksimal di bagian bawah fluida yang 'tertekan'. Maka pada titik itu tersebut, tekanan pada titik itu meningkat. Oleh karena itu, ada kenaikan tekanan dalam pipa saat fluida jatuh.

(b) Kemiringan pipa yang terdapat pada aliran laminar mengakibatkan adanya perubahan energi potensial pada aliran tersebut. Perubahan energi ini menjadi semakin besar sehingga energi ini membantu mengisi energi yang hilang akibat viscous dissipation. Sehingga untuk menjawab pertanyaan ini, diasumsikan tidak ada energi yang hilang pada aliran atau delta p = 0.

Viscous dissipation hanya terjadi pada aliran turbulen. Istilah Viscous dissipation adalah penghilangan gradien kecepatan fluktual oleh aliran viskos. Kemudian, akan terbentuk eddies-eddies kecil yang di disipasi oleh viskositas molekul di dinding.

Oleh: Mizan Eryandhika Guntorozi - 1806181823

Artikel 14 hasil diskusi : Pengaruh Flow Rate terhadap Pressure Drop suatu Fluida

Pada soal nomor 4, yaitu Example 8.2. Soal ini menanyakan tentang pressure drop dimana ada pengaruh dari kemiringan dan sudut elevasi pada pipa tersebut. Konsep pada soal ini bisa diawali dengan memahami Pressure drop. Pressure drop adalah peristiwa hilangnya atau penurunan tekanan dalam suatu pipa yang diakibatkan adanya gaya gesek dan beberapa faktor. Pressure drop dapat terjadi karena penurunan kecepatan ataupun perubahan tinggi suatu fluida. Nilai dari pressure drop sendiri dipengaruhi oleh kecepatan aliran saat masuk dan luas penampang pipa. Hal ini mengakibatkan semakin besar flow rate, maka pressure drop akan semakin besar. Selain flow rate, Panjang pipa pun mempengaruhi pressure drop. Semakin panjang pipa tersebut, maka pressure drop nya akan semakin besar juga. Hal ini sangat merugikan untuk aliran pada pipa tersebut. Sehingga konsep ini bisa di aplikasikan untuk suatu aliran pipa dimana bisa digunakan untuk meminimalisir pressure drop dari suatu aliran dengan pipa yang panjang ataupun dengan faktor-faktor yang menimbulkan pressure drop, sehingga mengakibatkan kerugian pada simulasi ataupun kegiatan tersebut.

Oleh: Muhammad Ridhwan Sunandar - 1806181861

Artikel 15 hasil diskusi : Pengaruh Flow Rate terhadap Pressure Drop suatu Fluida

4. Soal Jawab Mekanika Fluida Munson, Example 8.2 Laminar Pipe Flow Diketahui viscousity μ = 0.40 N.s/m2 density ρ = 900 kg/m3 diameter D = 0.020 m Ditanyakan a) pressure drop (Δp=p1-p2), Q=2×10^-5 m3/s, l=x2-x1=10 m b) θ saat p1=p2 c) Jika p1 - 200 kPA, berapa tekanan (p) pada x3=5m Pada studi kasus tersebut kita mengetahui jika kasus tersebut termasuk kasus pada aliran laminar melalui pipa. Untuk menyelesaikan studi kasus diatas kita dapat menggunakan cara Hukum II Newton. Berdasarkan pertanyaan yang ada pada studi kasus tersebut kita harus menganalisis gaya-gaya yang bekerja pada pipa tersebut.

Oleh : Muhammad Bagus Pratama 1806181792

Artikel 16 hasil diskusi : Konsep Dasar Pressure drop

Penurunan tekanan (pressure drop) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa atau tabung ke ujung lainnya. "Penurunan tekanan" adalah hasil dari gaya gesek pada fluida ketika mengalir melalui tabung yang disebabkan oleh resistensi terhadap aliran. Faktor utama resistensi terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui pipa dan viskositas fluida. Aliran fluida akan selalu mengalir dalam yang tekanannya kurang

Penurunan tekanan meningkat sebanding dengan gaya geser gesek dalam jaringan pipa. Penurunan tekanan dipengaruhi oleh sebuah jaringan pipa yang berisi rating kekasaran relatif tinggi serta banyak pipa fitting dan sendi, konvergensi tabung, divergensi, kekasaran permukaan dan sifat fisik lainnya. Selain itu Perubahan energi kinetik dan perhitungan penurunan tekanan yang disebabkan oleh gesekan dalam pipa melingkar juga berpengaruh terhadap pressure drop. Kecepatan aliran tinggi dan / atau cairan viskositas tinggi dalam hasil penurunan tekanan yang lebih besar di bagian pipa atau katup atau siku. Kecepatan rendah akan mengakibatkan penurunan tekanan yang lebih rendah atau tidak ada.

Penurunan tekanan dapat dihitung dengan 2 nilai yaitu Reynolds number (menentukan laminer atau aliran turbulen), dan kekasaran relatif pipa, ε / D. NRE = Dvρ / μ Dimana D adalah diameter pipa dalam meter, v adalah kecepatan aliran dalam meter per detik, ρ adalah densitas dalam kilogram per meter kubik, dan μ adalah dalam kilogram per meter-detik. Ukuran dari sebuah saluran pipa biasanya berdasarkan pada keseimbangan antara pressure drop di satu pihak dan biaya serta berat di pihak lain.. Pressure drop dalam sebuah pipa adalah fungsi dari kecepatan berat jenis dan kekentalan / viscositas dari cairan dan panjang serta diameter pipa.

Selain itu pressure drop juga berfungsi sebagai sifat aliran / arus termasuk jumlah dan jari – jari serta tingkat turbulensi. Didalam penggunaanya dilaut , dimana saluran pipa biasanya pendek , bagian terbesar dari jumlah pressure drop dalam sebuah sistem akan terjadi didalam saluran keran

oleh : Jenizhar Adivianto - 1806181810

ARTIKEL 17 HASIL DISKUSI: EFEK ELEVASI PIPA TERHADAP PRESSURE DROP

Penurunan tekanan (pressure drop) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa ke hilir titik. Pada contoh kasus ini, kita akan melihat bagaimana efek perubahan elevasi (ketinggian) terhadap pressure drop. Merujuk pada soal ini, kita akan membahas secara spesifik bagaimana pengaruh pressure drop pada pipa yang menanjak atau ketinggian yang meningkat. Ketika fluida mengalir ke atas, seiring dengan meningkatnya ketinggian saya beranggapan bahwa pada “titik tertinggi” fluida yang mengalir akan lebih sedikit dibandingkan pada titik mula (hulu). Sehingga terjadi pressure drop yang disebabkan berkurangnya berat fluida yang berada pada atas fluida. Namun, pada pipa yang mengalami penurunan elevasi (ketinggian) terdapat peningkatan tekanan yang disebabkan adanya “dorongan” daripada fluida yang berada di hulu.

KEVAN JEREMY IGORIO - 1806233266


Artikel 18 hasil diskusi : Kemiringan Pipa yang Mempengaruhi Pressure Drop

Pressure Drop merupakan peristiwa dimana turunnya tekanan pada aliran fluida dari satu titik ke titik lain yang dipengaruhi oleh beberapa faktor. Tekanan pada aliran fluida dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu


• Tekanan Statik: Tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah.

• Tekanan Dinamis: Tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri.

• Tekanan Hydrostatik: Tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya.

Penurunan tekanan ini dapat diakibatkan dari penurunan kecepatan partikel fluida dan juga perubahan ketinggian dari partikel fluida. Pada penurunan kecepatan, disebabkan dari perlambatan akibat adanya tegangan-tegangan pada partikel dari fluida tersebut akibat viskositas dan turbulensnya. Pada perubahan ketinggian ini dapat memengaruhi nilai dari tekanan hidrostatik sehingga jika pipa aliran fluida diberikan kemiringan ke atas maka arah kecepatan partikel fluida akan melawan gravitasi sehingga terjadilah penurunan kecepatan yang akan menurunkan tekanan, sementara jika diberikan kemiringan ke bawah akan membuat kecepatan partikel searah dengan gravitasi sehingga kecepan akan bertambah dan akan menaikan tekanannya.

Oleh M.D.Fachturrohman -1806181855

Artikel 19 hasil diskusi : Soal Jawab Mekanika Fluida Munson, Example 8.2 Laminar Pipe Flow

Konsep untuk menjawab soal ini adalah jenis aliran fluida. Dengan mengetahui nilai Re kita dapat mengetahui jenis aliran fluida tersebut. Ini penting karena jika aliran fluida memiliki kecebatan yang besar akan menyebabkan energi kinetic pada aliran fluida sehingga sublayer akan semakin tebal. Jika ini terjadi maka aliran akan terganggu dan menimbulkan aliran turbulent dengan kecepatan yang sangat tinggi lalu aliran teracak sehingga terkanan aliran tidak terdistribusi dengan baik. Hal ini menyebabkan pressure drop pada aliran dan memungkinkan energi yang tertinggal menghasilkan panas sehingga tegangan geser meningkat. Hal ini akan berpengaruh pada kondisi pipa karena jika dibiarkan akan merusak pipa tersebut. Pada kasus ini merupakan aplikasi untuk mengurangi aliran turbulent sehingga kemungkinan pipa rusak semakin kecil


Oleh Gema Akbar Ilhamsyah -1806233386

Artikel 20 hasil diskusi : Orifice Meter dalam Menentukan Kehilangan Aliran Fluida

Orifice meter adalah satu set alat yang diletakan di suatu pipa untuk menghambat aliran fluida dan menimbulkan pressure drop. Pengukuran laju aliran didapat dari perbedaan tekanan karena adanya pressure drop tersebut. Metode pengukuran ini disebut inferential atau rate meter. Jadi tidak langsung mengukur quantity fluida.

Orifice meter digunakan untuk mengetahui material balance suatu proses, sehingga dapat menghitung losses atau gain yang timbul. Alat ukur yang paling penting adalah alat ukur aliran (flowmeter), karena menyangkut perhitungan laba rugi perusahaan, pajak dan royalty. Orifice meter adalah salah satu alat ukur standar untuk pengukuran aliran liquid dan gas, karena biayanya tidak mahal, dan dapat melayani kapasitas aliran yang kecil ataupun besar dengan ketelitian yang cukup tinggi.

Fluida yang dihitung adalah fluida alir yang masuk kedalam flow meter. Jenis orifice meter yang banyak dipakai dan sudah memiliki standar, antara lain berbentuk : concentric, square edge, flange tap orifice meter. Selain orifice plate, Flow nozzle dan venturi tube juga masuk kedalam jenis flow meter ini. Agar dapat dipakai untuk pengukuran, alat ini perlu di kalibrasi secara empiris.

Orifice luthfi.png

Dalam mekanisme kerjanya aliran fluida memasuki lubang kecil (orifice ) dan terjadi perubahan tekanan ketika memasuki orifice dan setelah melewati orifice. Untuk menentukan beda tekanan yang terjadi digunakan alat ukur yaitu merqury float

Oleh : Luthfi Aldianta - 1806181804


Artikel 21 hasil diskusi : Pendekatan dalam Menganalisis Aliran Laminar

Diketahui viscousity μ = 0.40 N.s/m2, density ρ = 900 kg/m3, dan diameter D = 0.020 m. Ditanyakan: a) pressure drop (Δp=p1-p2), Q=2×10^-5 m3/s, l=x2-x1=10 m b) θ saat p1=p2 c) Jika p1 - 200 kPA, berapa tekanan (p) pada x3=5m Studi kasus ini menunjukan aliran laminar melalui pipa. Terdapat beberapa pedekatan dalam menganalisis aliran laminar. Pada kasus ini pendekatan yang digunakan adalah pendekatan Hukum II Newton. Hokum II Newton ini digunakan karena yang dianalisis merupakan gaya-gaya yang bekerja pada pipa.

Oleh : Muhammad Afdhal Pradisto - 1806181703

Artikel 22 hasil diskusi : Pengaruh Diameter pipa terhadap pressure drop pada aliran laminar

Pressure drop adalah turunnya tekanan dalam pipa karena adanya gaya gesek pada fluida Ketika kontak langsung dengan permukaan.Nilai pressure drop salah satunya dipengaruhi oleh diameter dari pipa tersebut dikarena dari perumusan pressure drop dimana : Pressure drop = 128μLQ/πD^4 Semakin besar diameter pipa maka semakin rendah pressure dropnya sebaliknya semakin kecil diameter pipa maka semakin besarnya pressure dropnya.maka flow rate aliran tersebut juga berpengaruh terhadap pressure dropnya karena diameter tersebut mempengaruhi luas penampangnya.

Oleh Ahmad Farras 1906435435

Artikel 23 hasil diskusi : Pembahasan soal 8.2

a. Untuk soal a mencari pressure drop. hal yang mempengaruhi pressure drop adalah viskos, Panjang dinding, debit, dan diameter. Semakin panjang pipa maka semakin besar pressure dropnya.

b. Mencari sudut untuk mengurangi pressure drop. tetapi hasil kenyataan tidak memungkinkan karena hasil sinnya tidak diantara 1 dan -1. Sehingga diameter dibesarkan agar memungkinkan. Jika pressure drop sudah sama dengan 0 pada posisi puncak, pada saat itu terjadi perubahan potensial energi yang jatuh dari puncak menjadi energi yang hilang karena viscous dissipation. Setelah mendapatkan besar sudut, perbedaan ketinggian pipa Δz bisa didapatkan dengan mengalikan pangjang pipa dan sin θ. Dengan Δz perubahan tekanan dapat dicari dengan rumus Δp = ρgΔz , dan bisa dibandingkan dengan perhitungan pada hasil di (a).

c. Jika pada soal (b) kondisi pressure drop sama dengan 0, maka p1 = p3 = 200 kPa. Sementara l tidak berpengaruh karena pressure drop sudah tidak ada.

Oleh : Christian Emanuel Kefi - 1906435460


Artikel 24 hasil diskusi : Membahas soal 8.2 mengenai Proses penurunan tekanan/pressure drop pada aliran laminar

Point A ini aliran yang berlaku adalah aliran yang bersifat laminar. Ditanyakan adalah penurunan tekanan pada pipa yang berjarak 10m. Dengan menggunakan rumus berikut ∆p=p1-p2= 128μQ/(πD⁴) setelah itu didapatkan pressure dropnya.

Point B Brp kemiringan yg dibutuhkan agar tidak turun, secara angka bisa dihasilkan dengan rumus sin⁡〖θ= 128μQ/(πρgD⁴)〗 akan tetapi secara teori hal itu tdk dapat terjadi karena θ tidak dapat lebih besar dari 1. (Interval sudut -1 s/d 1). Untuk itu agar sesuai dengan teori maka cara yang dilakukan adalah dengan memperbesar diameter.

Point C, kondisi yang dipakai adalah kondisi pada point b. Perubahan energi potensial pada aliran terjadi karena adanya kemiringan pipa. Maka proses penyelesaian P1=P3 pada titik1=5.

Oleh : Obie Dharmawan - 1906435542

Artikel 25 hasil diskusi : “Pressure Drop Pada Aliran Pipa”

Pressure drop adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik di dalam pipa atau aliran air. "Penurunan Tekanan" adalah hasil dari gaya gesek pada fluida seperti yang mengalir melalui pipa. Faktor utama yang mempengaruhi resistensi terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui pipa dan viskositas fluida. Pada aliran satu fase, pressure drop dipengaruhi oleh Reynold number yang merupakan fungsi dari viskositas, densitas fluida dan diameter pipa.untuk kasus aliran pipa horizontal , maka besarnya penurunan tekanan yang terjadi antara kedua ujung pipa adalah:

Artikel 4.1.png

sedangkan, untuk kasus pipa vertikal, penurunan tekanan adalah sebesar:

Artikel 4.2.png

dalam pipa, terdapat dua tipe aliran yaitu laminar dan turbulen. aliran laminar mempunyai Re<= 2100 dan aliran turbulen mempunyai Re>= 4200. persamaan penurunan tekanan aliran laminar adalah:

Artikel 4.3.png

Persamaan penurunan tekanan pada aliran turbulen, yaitu

ΔP1=ƛ L/D ρ/2 ẁ^2

Dimana:

ƛ = Pipe Friction Coefficient

ẁ^2= Flow Velocity

ΔP =Perbedaan tekanan pada 2 titik pengukuran yang berbeda (Pa)

L = Panjang pipa pengukuran tekanan (m)

D=Diameter Pipa (m)

ρ= Densitas Fluida (km/m3 )

Oleh: LAKSITA AJI SAFITRI-1906435523


Artikel 26 hasil diskusi : Pengaruh sudut kemiringan pipa terhadap Rugi Tekanan untuk Aliran Laminar

Dari soal-jawab ini, saya mendapatkan informasi terkait nilai dari pressure drop dapat dipengaruhi juga oleh adanya kemiringan dari yang mengakibatkan adanya ‘pergantian’ energi yang hilang akibat adanya gesekan antara fluida dengan pipa yang menyebabkan rugi tekanan. Hal ini dapat terjadi akibat dari perbedaan potensial (ketinggian) dari masing2 posisi fluida sepanjang sumbu x, yang mana adanya perbedaan potensial (ketinggian) inilah yang memberikan energi dari gravitasi terhadap fluida yang dapat menambal energi yang hilang akibat adanya gesekan antara fluida dengan dinding pipa.


Ini berarti, pada untuk mendesain suatu aliran yang melewati pipa dengan posisi memilii sudut kemiringan terhadap sumbu horizontal, kemiringannya perlu untuk dijadikan parameter dalam perhitungan karena dapat mempengaruhi rugi tekanan dan energi dalam aliran.

Oleh: Iza Azmar Aminudin (1806233316)


Artikel 27 hasil diskusi : Pressure Drop Pada Aliran Laminar

Pressure drop adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan di suatu titik terhadap titik awal. Hal ini bisa terjadi karena adanya gaya gesek pada aliran yang terdapat pada daerah dinding pipa. Pressure drop pada aliran laminar besarnya berbanding lurus dengan viskositas aliran, panjang lintasan pipa yang dilewati aliran, dan debit aliran tersebut dan berbanding terbalik dengan pangkat empat diameter pipa yang dilewati aliran. Jika dibuat ke dalam persamaan akan menjadi sebagai berikut

  ∆p=p1-p2= 128μlQ/(πD^4 )

Oleh : Wildan Firdaus 1906435574


Artikel 28 hasil diskusi : Pembahasan Proses pencarian Preassure drop pada pipa Horizontal dan yang mengalamin sebuah sudut

a. jika pipa horizontal brapa preasure drop sepanjang 10m

jika semakin panjang pipa maka akan mempengaruhi preassure drop maka langkah yang pertama dicari adalah dnegan menggunakan rumus preassure delta P = P1-P2 =128μlQ/(πD^4 ) maka didapatkan berapa preassure dropnya.

b. Sudut disaat P1=P2

maka penyelsaiaan nya menguakan perumusan sinθ = -128μQ/(πρgD^4 ) karna hasil yang di dapat -1,15 sedang kan interval sudut -1 s/d 1 maka cara terbaik dilakukan agar dapat diaplikasikan dengan memperbesar diameternya.

c. Berapa presure disaat 5 meter

proses penyelesaiaan mengikuti pertanyaan yang B, maka dikarnakan P1=P2 maka pada titik l =5 maka bisa dinyatakan P1=P3.

Oleh : Trio Kurnia Ryplida 1906435561

Artikel 29 hasil diskusi : Pengaruh Sub-layer viskos terhadap aliran pada pipa

Viskos sub-layer adalah lapisan tipis yang menempel pada dinding saluran.Pada aliran turbulen,sub-layer inilah yang menghasilkan gaya gesek(juga dipengaruhi oleh koefisien gesek dinding) dan pada kasus ini energi turbulen ini bertransformasi menjadi energi panas. Konsep mekanika fluida yang digunakan dalam soal ini adalah tentang sub-lapisan viskos. Sub-lapisan viskos sendiri merupakan sebuah lapisan tipis pada aliran yang lebih didominasi oleh tegangan laminer dibanding tegangan turbulen. Dari pernyataan tersebut dapat diasumsikan bahwa sub-lapisan viskos ini merupakan lapisan dengan tegangan turbulen sangat kecil yang mana tegangan turbulen nantinya akan menimbulkan panas dan pressure drop yang tinggi yang bersifat merugikan. Aplikasi dari konsep ini adalah pada saat mendesain pipa, kita dapat merekayasa ketebalan dari sub-layer viskos ini untuk mengurangi kerugian yang ditimbulkan oleh tegangan turbulen.


Sublayerviskos.png


Sublapisan laminar penting untuk ekologi dasar sungai: di bawah antarmuka laminar-turbulent, alirannya bertingkat, tetapi di atasnya, ia cepat bercampur dengan baik. Ambang ini penting untuk menyediakan rumah dan tempat makan bagi organisme bentik.

Oleh Rizki Ramadhan Siregar 1806233240


Artikel 30 hasil diskusi : Pengaruh Panjang Pipa pada Aliran Pipa Laminar Horizontal Terhadap Pressure Drop

Jenis aliran pada pipa ada 2 yaitu aliran laminar dan turbulen. Aliran didalam pipa dikatakan laminar jika nilai Re<2100.

  Re.png

Turunnya tekanan total pada pipa horizontal akibat adanya gesekan pada dinding pipa. Nilai gesekan tersebut berdasarkan perkalian viskositas dinamik fluida dengan kecepatan fluida tersebut pada suatu titik. (Gambar. Rumus Gaya Gesek Fluida). Arah gaya gesek fluida dengan dinding pipa berlawanan dengan arah aliran fluida dan nilai gaya gesek paling besar terdapat pada aliran fluida yang dekat dengan dinding pipa. (Gambar. Aliran Laminar dalam Pipa). Sesuai dengan Hk. konservasi energi, energi tidak dapat dimusnahkan tapi hanya berubah bentuk. Pada kasus pressure drop pada aliran laminar gaya gesek yang timbul antara fluida dengan dinding pipa tersbut menjadikan energi panas.

  ShearStress.png

Gambar. Shear Stress

  AliranLaminerDalamPipa.png

Gambar. Aliran Laminar dalam Pipa

•Tekanan pada fluida ada 3 jenis yaitu: •Tekanan Statik = tekanan yang diberikan oleh partikel fluida saat dalam kondisi diam atau statis ke segala arah. •Tekanan Dinamis = tekanan yang diakibatkan oleh pergerakan dari partikel fluida yang dipengaruhi oleh kecepatan dari partikel fluida itu sendiri. •Tekanan Hydrostatik = tekanan yang diakibatkan dari ketinggian fluida dari fluida terhadap titik steady statenya. Pada kasus aliran laminar dalam pipa horizontal nilai tekanan hidrostatik diabaikan karena ΔZ = 0.

B. Pengaruh adanya sudut θ pada aliran pipa laminar terhadap pressure drop (Δp)

•Kita ketahui aliran fluida memiliki 3 tekanan, yaitu tekanan static, tekanan dinamik, dan tekanan hidrostatik. Pada kasus aliran laminar pada pipa bersudut θ tekanan hidrostatiknya akan memiliki nilai.

  AliranPadaPipaBersudutθ.png

• Pada aliran laminar pipa bersudut θ, pressure drop dapat dihitung dari perbedaan ketinggian pada titik 1 (p1) dengan titik 2 (p2). Nilai p1>p2 .

  RumusBedaTekanan.png
  RumusBedaKettinggian.png

Oleh : Dendy Dwi Rohma P J 1906435473


Artikel 31 hasil diskusi : Pengaruh perbedaan ketinggian terhadap pressure drop pada aliran pipa

Dari informasi soal-jawab ini terkait nilai dari pressure drop dapat dipengaruhi juga oleh adanya perbedaan ketinggian sepanjang posisi sumbu x. Hal ini dapat terjadi akibat dari perbedaan potensial dari masing2 posisi fluida sepanjang sumbu x, yang mana adanya perbedaan potensial inilah yang memberikan energi yang berasal dari gravitasi terhadap fluida berguna untuk menambal energi yang terdisipasi akibat gesekan antara fluida dan dinding.Untuk fluida yang bergerak ke atas, maka beban yang dibutuhkan untuk membuat fluida itu naik semakin besar, sehingga tekanan masukan tersebut digunakan untuk menaikkan fluida tersebut agar fluida naik sehingga terjadi pressure drop. Ketika fluida turun, maka fluida tersebut akan memberikan tekanan hidrostatiknya sebesar ro.g.h dimana semakin panjang h nya makan tekanan yang terjadi juga akan semakin besar. Untuk mengamati pressure drop yang terjadi antara bisa digunakan contoh pada pipa venturimeter tanpa manometer(walaupun asumsi yang digunakan pada ketinggian titik yang sama)

oleh: Khairul Hasibullah - 1806233335