Noncircular Conduit

< back to Soal-jawab Mekanika Fluida

Case Study

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

Terjemahan

Diketahui:

Udara pada suhu 120derajat F dan tekanan standar mengalir dari sebuah tungku melalui sebuah pipa berdiameter 8 in. dengan kecepatan rata-rata 10ft/s. Udara tersebut kemudian melewati sebuah bagian transisi dan masuk ke dalam seluruh penampang persegi dengan panjang sisi a. permukaan pipa saluran mulus (ε=0).

Ditanya

Tentukan ukuran saluran a, jika diinginkan kerugian head per ft. tetap sama pada pipa dan saluran

Artikel 1 hasil diskusi : Pertimbangan dalam Memilih Bentuk Penampang Saluran

Pada bahasan kali ini, kita dapat mengenal bahwa ternyata sebuah saluran fluida memiliki berbagai bentuk penampang. Setelah kita sudah banyak mempelajari saluran dengan penampang lingkaran, sekarang kita diperkenalkan dengan bentuk baru yang mungkin lebih jarang kita temukan. Lalu seperti apakah pertimbangan yang dapat kita pikirkan untuk mendapatkan saluran yang sesuai? Kali ini saya akan mencoba untuk membandingkan saluran dengan penampang lingkaran dengan penampang persegi. Pembandingan yang akan saya berikan mempunyai beberapa asumsi diantaranya adalah menyampingkan hitung-hitungan biaya instalasi dan manufaktur dari kedua bentuk penampang sebuah saluran. Hitungan diawali dengan menyamakan banyaknya material yang kita gunakan apabila kita menyampingkan ketebalan pipa. Luas selimut dari pipa dapat diumpamakan sebagai banyaknya material yang digunakan. Dengan jumlah material yang sama tersebut, kita akan mencari perbandingan head loss yang akan timbul pada keduanya.

Dari hitungan ini, kita menemukan sebuah konstanta baru. Dengan banyak material saluran yang sama pada penampang lingkaran dan persegi, head loss yang kita dapatkan pada saluran berpenampang persegi akan 83,4% lebih besar dibandingkan pada saluran berpenampang lingkaran. Mungkin inilah yang menyebabkan sebuah saluran lebih banyak menggunakan penampang lingkaran. Namun, seperti yang ada pada soal, dengan debit air yang sama dan head loss yang sama, meskipun memiliki luas yang lebih kecil, penampang lingkaran memiliki lintang yang lebih besar daripada saluran berpenampang persegi. Hal ini dapat menjadi pertimbangan apabila kita hendak menempatkan saluran tersebut. Selain itu masih banyak pertimbangan seperti proses manufaktur sebuah benda berbentuk silinder yang memiliki biaya lebih besar daripada bentuk kotak dan lain-lainnya yang diperlukan kajian lebih mendalam lagi.

Oleh : Bolonni Nugraha / 1806181741

Judul Artikel 2 hasil diskusi : Diameter Hidrolik pada Pipa Non-circular

Penampang pada setiap aliran fluida tidak semua berbentuk circular. Penampang ini biasa dikategorikan sebagai penampang non-circular. Pada dasarnya detail aliran pada fluida sangat bergantung terhadap bentuk penampang aslinya dan pendekatan pada pipa circular dapat digunakan pada aliran dengan berbagai macam bentuk sehingga digunakanlah sebuah pendekatan diameter hidrolik yang mana adalah suatu panjang karakteristik yang menjelaskan tentang bagaimana bentuk penampang tersebut. Persamaannya adalah sebagai berikut :

Dengan A dan P masing-masing adalah luas penampang dan perimeter (keliling). Diameter hidrolik dapat digunakan untuk menentukan nilai reynolds number sebuah aliran fluida sehingga dapat diketahui jenis aliran fluida yang mengalir. Persamaannya adalah sebagai berikut :

Diameter hidrolik juga dapat digunakan untuk menentukan faktor gesekan pada aliran turbulen yang digunakan untuk menentukan pressure drop. Hubungan antara diameter hidrolik dan faktor gesekan dituliskan pada persamaan berikut ini :

Dimana C adalah sebuah konstanta yang tergantung pada bentuk penampang.

Oleh : Ikhsanul Fikri Fakhrurrozi - 1906435510

Diameter Hidrolik dalam Saluran tidak bundar ǀ Artikel3 1 hasil diskusi

Diameter Hidrolik digunakan untuk perhitungan saluran tak benar. Diameter hidrolik adalah 4 kali rasio dari luas penampang aliran, A, dibagi dengan keliling permukaan pipa yang terkena fluida, P.

                                               D=4 A/P

diameter hidrolik ini mewakili suatu panjang karakteristik yang mendefinisikan ukuran sebuah penampang dari bentuk yang ditentukan akar 4 ditambahkan dalam definisi sehingga untuk pipa bundar, diameter dan diameter hidrolik nya sama diameter hidrolik [Dₕ = 4 A/P = 4(πD²/4)/(πD) = D].

Diameter Hidrolik ini di dalam perhitungan dalam aliran fluida akan mempengaruhi Bilangan Reynolds-nya.

                                              Reₕ = ρVDₕ/μ

Oleh: Iza Azmar Aminudin - 1806233316