LAKSITA AJI SAFITRI

LAKSITA AJI SAFITRI.S1 Teknik Mesin-Ekstensi 2019.Universitas Indonesia

ASSALAMU'ALAIKUM WR.WB

BIODATA DIRI

Nama  : LAKSITA AJI SAFITRI

NPM  : 1906435523

Agama  : Islam

Pendidikan Terakhir: Diploma III

Program studi  : S1-Teknik Mesin

Pertemuan 1 Mekanika Fluida 02 (Selasa,31 Maret 2020)

ALIRAN VISCOSITAS DALAM PIPA

Aliran viskositas adalah aliran zat cairyang mempunyai kekentalan (viskositas).Kekentalan adalah sifat fluida yanng dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser terhadap waktu.Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 3 macam. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel suatu zat bergerak secara teratur menuut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran Laminer (Re<2100) terjadi apabila kekentalan bernilai besar dan kecepatan aliran bernilai kecil. Dengan berkurangnyna pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran turbulen (Re > 4200) partikel-partikel fluida bergerak secara tidak teratur.Aliran Transisi,aliran fluida dengan kecepatan diantara kecepatan linear dan kecepatan turbulen. Aliran berbentuk laminar atau turbulen sangat tergantung oleh pipa dan perlengkapannya. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran transisi berlaku hubungan Bilangan Reynold, 2100 < NRe < 4200.

Dimana nilai Re merupakan perbandingan rasio antara gaya inersia dengan gaya viscositasnya yaitu:

Re=(ρ.v.D)/μ

Dimana :

D = Diameter pipa ( m )

V = Kecepatan rata-rata zat cair ( m / s )

μ = Viskositas zat cair ( kg / m.s )

ρ = Densitas zat cair ( kg / m3 )

Berdasarkan pengaruh tekanan terhadap volume, fluida dapat digolongkan menjadi 2 yaitu :

1.Fluida tak termampatkan (incompressible), pada kondisi ini fluida tidak mengalami perubahan dengan adanya perubahan tekanan, sehingga fluida tak termampatkan.

2.Fluida termampatkan (compressible), pada keadaan ini, fluida mengalami perubahan volume dengan adanya perubahan tekanan.

Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=rn9y1CSoFZs

CFD-SOF

Merupakan suatu aplikasi simulasi untuk mengetahui /menganalisis aliran fluida di suatu benda dengan menentuan base mesh, generate mesh, check mesh, simulation model, fluid properties , dan boundary condition. sehingga pada hasil akhirnya kita dapat melihat dan mengidentifikasi jenis aliran fluida hingga spesifik geometri dari fluida tersebut seperti besaran area dari nilai U yang merata di sepanjang area.

Tutorial: http://air.eng.ui.ac.id/index.php?title=TUTORIAL_CFDSOF-NG:_Aliran_Viscous_Pada_Pipa_dan_Plat

WAWASAN (TUGAS 1)

1. Apakah yang dimaksud dengan entrance region,fully developed flow dan apakah hubungannya?

Daerah aliran di dekat lokasi fluida memasuki pipa disebut daerah masuk atau entrance region. Terdapat aliran laminar didalam sebuah pipa bulat dengan jari-jari (r0). Ketika fluida bergerak melewati pipa,efek viskos menyebabkan fluida tetap menempel pada dinding pipa (kondisi tanpa slip) dan lapis batas (boundary layer) akan berkembang dengan meningkatnya X (jarak).Lapis batas dimana efek viskos menjadi penting timbul disepanjang dinding pipa sedemukian rupa sehingga profil kecepatan awal berubah menurut jarak sepanjang pipa X sampai fluida mencapai ujung akhir dari panjang daerah masuk,dimana setelah diluar itu profil kecepatan tidak berubah lagi menurut X. Aliran ini yang disebut dengan aliran kembang penuh (fully developed flow) dan jarak dari arah masukan hingga terjadinya kondisi ini disebut dengan hydrodynamic entry length, profil kecepatan pada daerah kembang penuh berbentuk parabola untuk aliran laminar,sedangkan untuk aliran turbulen berbentuk lebih datar karena aliran berputar pada arah pipa.

hydrodynamic entry length biasanya diambil sebagai jarak dari ujung masuk pipa,dalam aliran laminer panjang.Hydrodynamic entry length adalah Lh(laminer)= 0,05ReD

Pada aliran turbulen entry length lebih pendek, dan tergantung pada bilangan reynold nya yang lebih rendah. pada beberapa aliran pipa untuk praktikum teknik,pengaruh entrance menjadi tidak signifikan diluar panjang sebuah pipa yang panjangnya 10D dan hydrodynamic entry length diperkirakan sebagai berikut Lt(turbulen)= 10D . Sedangkan untuk perkiraan penentuan thermal entry length adalah sebagai berikut

Lt(laminer)= 0,05ReDPR

Lt(turbulen)=10D

2. Apakah yang dimaksud dengan entrance length?

Pada aliran fluida bergesekan, pengaruh gesekan akan menimbulkan lapisan batas. Lapisan Batas adalah daerah yang melingkupi permukaan aliran, dimana tepat di bawah lapisan batas terdapat hambatan akibat pengaruh gesekan fluida dan tepat di atas lapisan batas aliran fluida adalah tanpa hambatan, sehingga untuk menganalisa pengaruh gesekan fluida, penting untuk diketahui konsep tentang lapisan batas tersebut.

Lapisan batas pada aliran internal akan berkembang terbatas sampai dapat meliputi seluruh penampang aliran fluida dan hanya terjadi pada daerah di sekitar lubang masuk aliran sehingga pada umumnya dapat diabaikan dan aliran dianggap seragam. Namun pada aliran eksternal pertumbuhan lapisan batas tidak terbatas sehingga umumnya pembahasan perkembangan lapisan batas menjadi sangat penting.

Lapisan batas ini akan berkembang terus sampai suatu panjang tertentu yang disebut sebagai panjang masukan (entrance length) kemudian lapisan batas tidak dapat berkembang lagi (Fully developed flow). Untuk aliran internal dan laminar yaitu dengan Re< 2300 maka panjang masukan, LE adalah fungsi angka Reynold yaitu:

LE/D ≈ 0,06 ρ v D/µ LE ≈ 0,06 x Re x D ≈138D

3. Apa pengaruh viskositas pada fluida?

a.Semakin besar densitas fluida maka semakin jauh posisi fluida untuk mencapai kondisi berkembang penuh

b.Semakin besar nilai viskositas maka semakin cepat fluida mengalami kondisi berkembang penuh

c.Semakin besar densitas dan viskositas maka rata-rata kecepatan fluida semakin rendah dan kondisi berkembang penuh tidak pernah tercapai dalam jarak 10 m.

d.Semakin menurun viskositas dan semakin meningkat densitas maka kecepatan konstan tidak pernah tercapai dalam jarak 10 m

e.Semakin meningkat viskositas dan semakin menurun densitas maka kondisi berkembang penuh semakin cepat tercapai dalam jarak 10 m

Research: https://www.researchgate.net/publication/297540194_PENGARUH_DENSITAS_DAN_VISKOSITAS_TERHADAP_PROFIL_KECEPATAN_PADA_ALIRAN_FLUIDA_LAMINAR_DI_DALAM_PIPA_HORIZONTAL

4.Apa yang dimaksud dengan pressuredrop?

Pressure menunjukkan penurunan tekanan dari titik 1 ke titik 2 dalam suatu sistem aliran fluida. Penurunan tekanan,biasa dinyatakan juga dengan ∆P saja. Jika manometer yang digunakan adalah manometer air raksa,dan beda tinggi air raksa dalam manometer H ft, maka :

∆p = H (ρ Hg) g/g

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 tabung. Gaya gesek disebabkan oleh resistensi terhadap aliran. Faktor utama yang mempengaruhi resistensi terhadap aliran fluida adalah kecepatan fluida melalui pipa dan viskositas fluida. Aliran cairan atau gas selalu akan mengalir ke arah perlawanan sedikit (kurang tekanan). Pada aliran satu fase, pressure drop dipengaruhi oleh Reynold number yang merupakan fungsi dari viskositas, densitas fluida dan diameter pipa(Deslia Prima. 2011).

5. Bagaimana cara menghitung pressure drop suatu aliran dalam laminar/turbulen?

suatu fluida mengalir melewati sebuah pipa, maka akan terjadi penurunan tekanan di dalam pipa akibat shear force pada dinding pipa. aliran pipa horizontal dan vertikal berbeda penurunan tekanannya. besarnya penurunan tekanan dihitung berdasarkan hukum kekekalan energi dimana:

Ep + Ek = konstan

P + 0,5ρV^2 +ρ g h = konstan

untuk kasus aliran pipa horizontal , maka besarnya penurunan tekanan yang terjadi antara kedua ujung pipa adalah:

P+1/2 ρV^2+Z=Constant

P1+1/2 ρ〖V1〗^2+Z1=P2+1/2 ρ〖V2〗^2+Z2

P1-P2=1/2 ρ〖V2〗^2-1/2 ρ〖V2〗^2+Z2-Z1

Bila Z2=Z1, Maka :

P1-P2=1/2 ρ〖V2〗^2-1/2 ρ〖V2〗^2

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

P+1/2 ρV^2+Z=Constant

P1+1/2 ρ〖V1〗^2+Z1=P2+1/2 ρ〖V2〗^2+Z2

P1-P2=1/2 ρ〖V2〗^2-1/2 ρ〖V2〗^2+Z2-Z1

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:

ΔP1=f l/2D ρV^2

f=64/Re

Dimana:

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 )

V = Kecepatan aliran Fluida (m/s)

Re = Bilangan Reynold (≤ 2100)

Persamaan penurunan tekanan pada aliran turbulen, yaitu

ΔP1=ƛ L/D ρ/2 ẁ^2

Dimana:

ΔP = Pressure Drop

ƛ = Pipe Friction Coefficient

L = Length of Pipe

D = Pipe Diameter

p = Density

ẁ^2= Flow Velocity

Pertemuan 2 Mekanika Fluida 02 (Rabu,1 April 2020)

RUMUS DASAR MEKANIKA FLUIDA

a. Konservasi Massa

dM/dt=0

b. Konservasi memontum

m. dv/dt = F1+F2+.....

c. Konservasi Energi

dE/dt= W+Q

WAWASAN (TUGAS 2)

pada pertemuan ke-2 ada beberapa pembahasan dan pemahaman materi dengan mengerjakan soal dibawah ini dengan menggunakan CFDSOF

jawab :

Dengan data grafik maupun pergerakan Vektor sebagai berikut:

a.1 untuk µ= 0,00004kg/ms dan v=0,01 m/s

b.1 untuk µ= 0,00004kg/ms dan v=0,01 m/s

a.2 untuk µ= 0,00001kg/ms dan v=0,01 m/s

b.2 untuk µ= 0,00004kg/ms dan v=0,04 m/s

Dari hasil simulasi CFDSOF yang disupport oleh software paraview pada point b bagian 1 dan 2, perubahan kecepatan pada entrance region lebih besar jika dibandingkan dengan perubahan kecepatan setelah entrance region.Parameter lain yang berubah adalah tekanan dinamik karenakan terdapat hubungan antara tekanan dinamik dan kecepatan, yaitu:

µ = 1/2 x ρ x v^2

Dengan µ (Viscositas dinamik) dan V (kecepatan). Maka dari itu tekanan dinamik cenderung lebih konstan ketika fully developed region dikarenakan perubahan kecepatan pada daerah tersebut sangat kecil, dan tekanan dinamik akan mengalami perubahan yang besar ketika berada pada entrance region.

Pertemuan 3 Mekanika Fluida 02 (Selasa,7 2020)

Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar , turbulen atau transisi. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883. Re = (ρ v D)/μ

V = Kecepatan aliran (m/dt)

D = Diameter pipa (m)

ρ = massa jenis (kg/m3)

μ = viskositas dinamik (N.s/m3)

Besarnya bilangan Reynold yang terjadi pada suatu aliran dalam pipa dapat menunjukkan apakah profil aliran tersebut laminer atau turbulen. Biasanya angka Re<2000 merupakan batas aliran laminer dan angka lebih besar dari Re >4000 dikatakan aliran turbulen. Sedangkan Rd diantara keduanya dinyatakan sebagai aliran transisi. Karakteristik lain yang mempengaruhi pengukuran laju aliran adalah temperatur dan tekanan fluida tersebut, khususnya bila fluida tersebut adalah fluida gas. Hal ini disebabkan karena massa jenis (ρ) fluida gas sangat dipengaruhi oleh kedua besaran yang disebutkan diatas. Jenis aliran fluida didalam pipa tergantung pada beberapa faktor, yaitu:

a.Kecepatan fluida (v) didefinisikan besarnya kecepatan aliran yang mengalir persatuan luas:

v = QA [m/detik]

b.Kecepatan (Q) didefinisikan suatu kecepatan aliran fluida yang memberikan banyaknya volume fluida dalam pipa:

Q = A x v [m3/detik].

Pertemuan 4 Mekanika Fluida 02 (Rabu,8 April 2020)

Aliran viskositas adalah aliran zat cairyang mempunyai kekentalan (viskositas).Kekentalan adalah sifat fluida yanng dapat menyebabkan terjadinya tegangan geser terhadap waktu.Aliran viskos dapat dibedakan menjadi 3 macam. Apabila pengaruh kekentalan (viskositas) adalah cukup dominan sehingga partikel-partikel suatu zat bergerak secara teratur menuut lintasan lurus maka aliran disebut laminar. Aliran Laminer (Re<2100) terjadi apabila kekentalan bernilai besar dan kecepatan aliran bernilai kecil. Dengan berkurangnyna pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan maka aliran akan berubah dari laminar menjadi turbulen. Pada aliran turbulen (Re > 4200) partikel-partikel fluida bergerak secara tidak teratur.Aliran Transisi,aliran fluida dengan kecepatan diantara kecepatan linear dan kecepatan turbulen. Aliran berbentuk laminar atau turbulen sangat tergantung oleh pipa dan perlengkapannya. Reynold menunjukkan bahwa untuk aliran transisi berlaku hubungan Bilangan Reynold, 2100 < NRe < 4200.

Pertemuan 5 Mekanika Fluida 02 (selasa,14 April 2020)

Pada hari ini Pak Dai memberikan quiz untuk membuat beberapa artikel terkait persoalan yang ada di wikipage, artikel tersebut yaitu:

ARTIKEL 1 “Penerapan Navier-Stokes pada Aliran Fluida Laminer Pipa Tidak Horizontal”

Persamaan Navier-Stokes merupakan bentuk diferensial dari hukum kedua Newton tentang pergerakan dari suatu fluida. Persamaan ini menyatakan bahwa perubahan dalam momentum partikel fluida hanya bergantung pada gaya viskos internal dan gaya viskos tekanan eksternal /menjelaskan kesetimbangan gaya-gaya yang bekerja pada fluida .Persamaan Navier-Stokes memiliki banyak aplikasi yang berhubungan dengan mekanika fluida. Fluida diterapkan dalam meteorologi, hidrologi, oseanografi, dan penelitian medis pada pernapasan dan sirkulasi darah. Penerapan persamaan Navier-Stokes pada kasus aliran fluida laminer di pipa tidak horizontal. Jika alirannya tidak berkembang penuh, sehingga analisis teoretis menjadi jauh lebih kompleks. Untuk itu digunakan batasan-batasan yang tepat selama proses penyelesaian untuk memperoleh kecepatan rata-rata fluida, laju aliran volume fluida, serta laju aliran massa fluida.Persamaan Navier-Stokes diselesaikan secara teoritik. Analisis persamaan NavierStokes dalam persamaan diferensial untuk gerak fluida dibatasi pada, (1) aliran laminar yaitu gerak partikel atau distribusi fluida yang kecepatannya seragam, lurus, dan sejajar, (2) aliran tunak berkembang penuh yaitu kondisi dimana komponen aliran tidak berubah terhadap waktu, dan (3) inkompresibel (tak mampu-mampat) yaitu kondisi aliran dimana rapat massa fluidanya tidak berubah. Persamaan Navier-Stokes diselesaikan untuk geometri tertentu dari aliran laminar berkembang penuh di dalam sebuah pipa bundar yang tidak horizontal. Gerakan umum dari sebuah fluida Newtonian tak mampu-mampat diatur oleh persamaan kontinuitas (kekekalan massa) dan persamaan momentum

ARTIKEL 2 “Reynold number dan LE pada aliran fluida”

Gaya inersia berhubungan dengan penentuan apakah fluida itu turbulen atau tidak. Karena Reynold’s number merupakan perbandingan antara gaya inersia terhadap gaya friksi.hal ini menjelaskan jika inersia bertambah,maka kecepatan otomatis bertambah. Sehingga fluida akan berpotensi terjadinya turbulesi dimana jika inersia bertambah, berarti kemungkinan vektor bertabrakan atau turbulen semakin tinggi. Dan Semakin naik kecepatan maka semakin panjang Le dan semakin lambat pembentukan fully developed karena aliran akan semakin turbulen. Pada grafik, semakin besar diameter pipa, semakin besar Le dan Re. maka kesempatan untuk turbulen semakin besar. Fully developed dimulai sewaktu Le berhenti (saat kecepatan tetap).

ARTIKEL 3 “Aliran Laminer Vs Turbulen”

Aliran viscous fluid bisa dibedakan menjadi aliran laminar dan aliran turbulent. Pada aliran laminar, partikel-partikel fluida mengalir dengan pelan dan beraturan. Sebaliknya, pada aliran turbulen, partikel-partikel fluida saling bercampur dan mengalir secara tidak beraturan. Turbulensi menghasikan tegangan geser yang lebih besar di seluruh fluida dan mengakibatkan lebih banyak kerugian.Kecepatan fluida pada saat terjadi transisi antara laminer dan turbulent disebut dengan kecepatan kritis.

Gambar berikut ini menunjukkan profil kecepatan (u) terhadap waktu (t) pada aliran (A) steady laminar, (B) unsteady laminar, dan (C) steady turbulent.

Dari gambar tersebut menunjukan perbedaan profile kecepatan saat laminar dan turbulent dan profile dari energy kinetic serta dissipation rate (laju perubahan energi yang timbul akibat gesekan dll, menyebabkan energi berubah bentuk ke bentuk lain. Dan menjadikan adanya energy lost). Dan pada saat terjadi turbuleni maka terbentuklah Viskos sub layer yang merupakan lapisan tipis dekat dinding dan berkontak langsung dengan dinding aliran fluida pada aliran turbulen .Untuk mengetahui jenis aliran fluida dilakukan dengan apa yang disebut dengan bilangan Reynolds (Re).dimana Laminar = Re <2000 dan Turbulen =Re >4000,dengan rumus:

Re = ρ v Dμ

ARTIKEL 4 “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:

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

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:

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 )

ARTIKEL 5 “Hubungan Viscous Sublayer dengan Wall Function Pada CFD-SOF”

Beberapa percobaan membuktikan bahwa daerah dekat dinding dapat dibagi menjadi 3 lapis. Lapisan pertama disebat dengan viscous sublayer, dimana aliran hampir seluruhnya laminar dan viskositas (molekul) memegang peranan penting pada perubahan momentum dan perpindahan panas atau massa. Lapisan paling luar disebut sebagai lapisan turbulen penuh (fully-turbulent layer),Sedangkan lapisan aliran di antara daerah tersebut sebagai buffer layer atau blending region dimana pengaruh viskositas molekul dan turbulensi samasama memegang peranan penting. Pada gambar 2-52 dipaparkan lapisan batas boundary layer pada koordinat semi-log.

Simulasi CFD dapat melibatkan efek dari viscous sublayer tanpa melakukan mesh yang sangat banyak didekat wall, metode tersebut disebut dengan metode wall function.Penggunakan wall function dapat menghemat mesh yang sangat banyak khususnya didekat dinding sebab daerah viscous sublayer sangat tipis. wall function digunakan untuk menjembatani wilayah viskositas antar dindingn dengan fully turbulent region. Penggunaan wall function membutuhkan modifikasi model turbulensi untuk memperhitungkan keberadaaan dinding.

ARTIKEL 6 “Perhitungan penurunan tekanan laminar dan turbulen”

Aliran laminar mempunyai Re<= 2100 dan aliran turbulen mempunyai Re>= 4200. persamaan penurunan tekanan aliran laminar adalah:

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 ) V = Kecepatan aliran Fluida (m/s) Re = Bilangan Reynold (≤ 2100)

Pertemuan 6 Mekanika Fluida 02 (Rabu,15 April 2020)

Kerugiantekan(headloss)adalah salah satu kerugian yang tidak dapat dihindari pada suatu aliran fluida yang berupa berkurangnya tekanan pada suatu aliran, sehingga menyebabkan kecepatan aliran mengecil.Dalam suatu aliran fluida dalam saluran tertutup, baik itu jenis aliran laminar maupun turbulen, pasti mengalami kerugian head. Kerugian head ini disebabkan oleh kerugian gesek didalam pipa-pipa, reduser, katup dan lain-lain. Faktor-faktor yang diperhitungkan tidak hanya kecepatan dan arah partikel, tetapi juga pengaruh kekentalan (viscosity) yangmenyebabkan gaya geser antara partikel-partikel zatcair dan juga antara zat cair dan dindingbatas. Gerak zat cair tidak mudah diformulasikan secara matematik, sehingga diperlukan anggapan-anggapan dan percobaan-percobaan untuk mendukung penyelesaian secara teoritis.Kehilangan energy sepanjang aliran dapat disebabkan oleh geseran atau perubahan penampang aliran oleh gangguan lokal. Dibandingkan dengan kehilangan energy akibat geseran, kehilangan energy akibat perubahan penampang atau arah aliran adalah hal yang kecil oleh karena itu disebut kehilangan energi minor (minor losses).atau dapat juga dikatakan bahwa Minor losses adalah kerugian yang terjadi dalam aliran pipa yang disebabkan oleh komponen-komponen pada pipa seperti katup/valve, entrance flow, exit flow, elbow, percabangan tee, dll. Setiap jenis komponen tersebut memiliki nilai loss coefficient yang berbeda-beda

Pertemuan 7 Mekanika Fluida 02 (Selasa,21 April 2020)

Penggunaan elbow dalam perancangan sistem perpipaan, akan menyebabkan terjadinya kerugian tekanan pada aliran. Hal tersebut dikarenakan oleh perubahan arah aliran fluida yang melalui saluran tersebut. Penurunan tekanan (pressure drop) pada pada aliran yang melewati elbow lebih besar dibandingkan dengan pipa lurus dengan panjang yang sama. Besar kecilnya penurunan tekanan (pressure drop) pada aliran yang melalui elbow tersebut dipengaruhi oleh besarnya jari-jari kelengkungan dan sudut belok dari elbow itu sendiri yang menyebabkan terjadinya separasi (separation loss) dan aliran sekunder (secondary flow) pada pipa elbow 90 derajat.Separasi terjadi bila momentum yang digunakan untuk menggerakkan fluida sudah tidak mampu mengatasi gaya gesek dan tekanan balik (adverse pressure gradient) yang mengakibatkan terjadinya vortex,getaran, dan kavitasi, dimana kerugian tersebut mengakibatkan penurunan head dan berpotensi merusak instalasi pipa. Berikut merupakan profil dari elbow 90 derajat.

Pertemuan 8 Mekanika Fluida 02 (Rabu,28 April 2020)

pada pertemuan ini saya menjelasakn salah satu artikel yang saya buat yaitu terkait dengan “Hubungan Viscous Sublayer dengan Wall Function Pada CFD-SOF” dimana Beberapa percobaan membuktikan bahwa daerah dekat dinding dapat dibagi menjadi 3 lapis. Lapisan pertama disebat dengan viscous sublayer, dimana aliran hampir seluruhnya laminar dan viskositas (molekul) memegang peranan penting pada perubahan momentum dan perpindahan panas atau massa. Lapisan paling luar disebut sebagai lapisan turbulen penuh (fully-turbulent layer),Sedangkan lapisan aliran di antara daerah tersebut sebagai buffer layer atau blending region dimana pengaruh viskositas molekul dan turbulensi samasama memegang peranan penting. Pada gambar 2-52 dipaparkan lapisan batas boundary layer pada koordinat semi-log.

Simulasi CFD dapat melibatkan efek dari viscous sublayer tanpa melakukan mesh yang sangat banyak didekat wall, metode tersebut disebut dengan metode wall function.Penggunakan wall function dapat menghemat mesh yang sangat banyak khususnya didekat dinding sebab daerah viscous sublayer sangat tipis. wall function digunakan untuk menjembatani wilayah viskositas antar dindingn dengan fully turbulent region. Penggunaan wall function membutuhkan modifikasi model turbulensi untuk memperhitungkan keberadaaan dinding.

Pertemuan 9 Mekanika Fluida 02 (selasa,28 April 2020)

Eksternal flow adalah aliran fluida yang tidak dibatasi oleh permukaan benda, sehingga aliran fluida dapat bergerak lurus tanpa terhalangi oleh permukaan benda. Hal ini berkebalikan dengan yang terjadi pada Internal Flow yaitu aliran fluida yang dibatasi oleh benda solid (padat). Biasanya kontrol volume yang digunakan untuk aliran ini batasannya adalah benda solid yang menghimpit aliran fluida tersebut. Contoh yang paling mudah adalah aliran air dalam pipa. sedangkan contoh dari External Flow adalah gerakan fluida melewati plat datar dan aliran atas permukaan melengkung seperti bola, silinder, atau turbin dan pada sayap pesawat.

Pada suatu aliran udara yang melewati suatu benda padat (solid), seperti misalnya aliran udara pada sayap pesawat di atas, akan menimbulkan dua gaya pada benda tersebut, yaitu lift adalah gaya yang normal terhadap arah kecepatan benda dan drag adalah resultan gaya yang bekerja sejajar dengan arah kecepatan benda. Berdasarkan analisis dimensional, masing-masing memiliki koefisien tersendiri. Untuk lift coefficient (CL) dan drag coefficient (CD) dengan rumus:

Pertemuan 10 Mekanika Fluida 02 (Rabu,29 April 2020)

salah satu aplikasi pada eksternal flow yang telah dijelaskan yaitu dengan menyimulaikan mobil yang diam dan terlewati oleh aliran fluida, dengan simulasi, menggunakan CFD-sof maka kita akan melihat vortex yang terbentuk pada aliran fluida yang menabrak mobil. dengan properties yang diasumsikan sebagai berikut :

ρ = 1,225(kg/m3 ) v = 1,79x10^-5 Pa.S u = 1 m/s L = 3,5 m

dengan asumsi tersebut kita dapat melihat visualisasi voertex yang terjadi, yaitu

Pertemuan 11 Mekanika Fluida 02 (Selasa 6 Mei 2020 )

Pertanyaan : Mengapa saat diameter pipa membesar, maka pressure drop akan berkurang?

diameter pipa semakin besar akan membuat kecepatan aliran fluida semakin keci sehingga gesekan antar fluida dengan dinding akan semakin kecil. karena 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.

Pertemuan 12 Mekanika Fluida 02 (Rabu 7 Mei 2020)

Mengapa saat diameter pipa membesar, maka pressure drop akan berkurang?

Jawab:

kita bisa pakai rumus sederhana debit. Q=v.A dimana asumsinya mengalirkan debit yang sama. Jika A(luas penampang)nya semakin besar (Diameter pipa diperbesar), maka nilai v akan mengecil. Dimana faktor” yang mempengaruhi pressure drop yaitu faktor friksi (f),panjang pipa,kecepatan alir fluida dan diameter pipa. Sehingga Semakin besar kecepatan alir maka pressure drop akan semakin besar dan sebaliknya, dan jika semakin besar diameter pipa (luas permukaan diperbesar) maka pressure drop semakin kecil. Perhatikan juga rumus pressure drop untuk aliran laminer: Delta P = f x (1/2) x (l/D) x pro x V^2 f= 64/Re

Dimana Delta P : perbedaan tekanan pada 2 titik pengukuran yang berbeda (Pa) L  : panjang pipa pengukuran tekanan (m) Pro.  : densitas fluida (kg/m3) V.  : kecepatan aliran fluida (m/s) Re.  : Bilangan Reynold(< 2100)

Turbulen: Delta P= lamda x (L/D) x (pro/2) x (w^2)

Dimana: Delta P  : Pressure Drop Lamda.  : Pipe Friction Coefficient L  : Length of Pipe D  : Pipe Diameter p.  : Density W.  : Flow Velocity

Reff: https://www.researchgate.net/publication/326182881_RANCANG_BANGUN_ALAT_UJI_HEAD_LOSSES_DENGAN_VARIASI_DEBIT_DAN_JARAK_ELBOW_90O_UNTUK_SISTEM_PERPIPAAN_YANG_EFISIEN/fulltext/5b3cc6de0f7e9b0df5ed73ae/326182881_RANCANG_BANGUN_ALAT_UJI_HEAD_LOSSES_DENGAN_VARIASI_DEBIT_DAN_JARAK_ELBOW_90O_UNTUK_SISTEM_PERPIPAAN_YANG_EFISIEN.pdf?origin=publication_detail

Pertemuan 13 Mekanika Fluida 02 (Selasa 12 Mei 2020)

"Mengapa kecepatan aliran daerah di atas airfoil lebih cepat dibandingkan dengan daerah di bawahnya?"

Jawab:

Diasumsikan : titik 1 (bagian atas sayap pesawat) dan titik 2 (bagian bawah sayap pesawat). Jika kita lihat dr desain sayap pesawat bahwa streamline di atas lebih rapat sehingga dapat dikatakn aliran tersebut lebih cepat. Karena pengalami penyempitan.Medan aliran berdampak pada medan tekanannya (konservasi energi). Sehingga Jika energi kinetik bertambah maka energi tekan akan berkurang/ menurun.

Terdapat perbedaan luas antara bagian atas dan bawah sayap pesawat A2>A1 sehingga V2<V1. Dalam hal ini membuat Energi kinetik pada titik 2> dr titik 1. Sehingga dapat dikatakan P1<P2. Yang mana bagian luas area yang kecil memiliki kecepatan yg lebih tinggi dan tekanan yg lebih rendah. Dalam hal ini sayap pesawat dapat mengalami gaya angkat

TUGAS BESAR, "perubahan aliran fluida pada lance tube berdasarkan dimensinya

Komponen utama dalam pemanfaatan bahan bakar batu bara pada suatu system PLTU antara lain adalah pompa, boiler, turbin, kondenser dan generator.Terdapat pula komponen lainnya yang mampu untuk meningkatkan efisiensi secara keseluruan pada PLTU. Salah satunya adalah pada kompoen soot blower. Soot Blower adalah alat pembersih tube-tube pada boiler di Heat Recovery Area (HRA) yaitu area Superheater, Economizer, Reheat, serta pada Air Heater. Soot Blower menyemprotkan uap panas auxiliary membersihkan dinding luar tube-tube dan elemen heat exchanger pada Air Heater. Pada sisa pembakaran batu bara terdapat fly ash, atau abu padat yang melayang-layang mengikuti aliran flue gas yang akan menempel di dinding elemen heat exchenger tube (slug) .Jika tube dan elemen heat exchanger kotor dalam jangka waktu yang lama, maka akan menurunkan efisiensi boiler.Adapun salah satu komponen dari sootblower yaitu lance tube yang akan saya bahas alira fluidanya, dengan harapan kita dapat mengetahui perlakuan yang terjadi pada komponen tersebut yang bisa berkembang ke arah perbaikan design,setting pressure maupun temperature yang akan digunakan.