LAKSITA AJI SAFITRI
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
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
untuk aliran dalam pipa parameter tak berdimensi yang paling penting adalah bilangan Reynold.
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
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
