Comparison of Laminar or Turbulent Pressure Drop

Studi kasus dan Terjemahannya

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

Terjemahan

Diketahui Udara dalam kondisi standar mengalir melewati pipa berdiameter 4.0 mm dengan kecepatan rata-rata V=50m/s. Untuk kondisi seperti ini, normalnya terjadi aliran turbulen. Namun, jika dilakukan upaya pencegahan untuk menghilangkan gangguan terhadap aliran (jalan masuk menuju pipa sangat halus, udara yang ada merupakan udara yang jernih, pipa tidak mengalami getaran, dll) ada kemungkinan untuk tetap mempertahankan keadaan aliran laminar.

Ditanyakan

(a) Tentukan rugi tekanan pada bagian 0,1 m dalam pipa jika aliranyang mengalir aliran laminar.

(b) Ulangi perhitungan jika aliran yang mengalir adalah aliran turbulen

Artikel 1 hasil diskusi : Pengaruh Aliran Laminer dan Turbulen terhadap Pressure Drop pada Aliran Fluida

Konsep yang digunakan pada soal ini adalah pengaruh dari aliran laminer dan turbulen terhadap pressure drop. Aliran laminer merupakan aliran teratur yang mana setiap partikel fluidanya tidak terjadi gesekan sehingga tegangan yang ditimbulkan hanya diakibatkan oleh viskositasnya. Sedangkan aliran turbulen merupakan aliran yang tidak teratur yang mana setiap partikel fluidanya saling bergesekan sehingga tegangan yang terjadi pada aliran ini ditimbulkan selain oleh viskositasnya, diakibatkan juga akibat gesekan antar partikelnya. Pada fluida sendiri terdapat 3 jenis tekanan, 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 pernyataan-pernyataan di atas dapat kita simpulkan bahwa pressure drop pada aliran turbulen akan lebih besar dibandingkan dengan pada aliran laminer. Hal ini dapat kita lihat dari tegangan yang terjadi pada kedua aliran tersebut. Pada aliran laminer hanya terjadi tegangan viskos, sedangkan pada aliran turbulen terjadi tegangan viskos dan tegangan gesek partikel sehingga tegangan yang terjadi pada aliran turbulen akan lebih besar dibanding tegangan pada aliran laminer. Tegangan pada kedua aliran tersebut dapat menyebabkan penurunan kecepan dari partikelnya sehingga tekanan dinamis pada aliran fluidanya akan turun dam penurunan tekanan dinamis ini akan lebih besar terjadi pada aliran turbulen.

Aplikasi dari konsep ini adalah, dalam perancangan pemasangan pipa kita dapat merekayasa aliran dalan pipa tersebut dengan menurunkan tingkat turbulensinya sehingga pompa yang dibutuhkan dapat lebih murah.

Ahmad Mohammad Fahmi (1806181836)

Artikel 2 Perbandingan Pressure Drop pada Aliran Turbulen dan Laminar Dalam Distribusi Fluida Pada Sistem Pipa Melintang Panjang

Pada aliran laminar di soal nomor 4 dengan diameter pipa 25cm. kecepatan aliran adalah 3.84 x 10-4 m/s dan viskositas dinamik 7.87 x 〖10〗^(-3) m/s menghasilkan pressure drop sebesar 0.161 Pa. Akan tetapi pada dunia nyata kecepatan aliran tersebut sangat kecil, Jika kita asumsikan kecepatan aliran pada kehidupan sehari – hari adala 1 m/smaka bagaimana pressure dropnya.

Pertama harus dicari Reynold Number dahulu.

Dapat dilihat jika perbandingan reynold number sangat signifikan.

ReLaminar : Re Turbulen (Perbandingan Re soal nomor 4 dan nomor 6)

2400 : 304878.05 atau setara 1 : 127. 03

Maka Kita dapat menghitung pressure dropnya dengan cara:

Dilihat dari hasilnya pressure drop sangat tinggi sampai 13kPa. Biasanya dalam kehidupan sehari – hari untuk menyalurkanfluida tersebut sejauh 1 kilo meter dengan membutuhkan flow rate yang stabil maka pasti di antara 1 – 1000 m akan diberikan tambahan pompa untuk menjaga agar tekanan fluida tidak turun dengan besar sehingga fluida tetap bisa mengalir.

Dari perbandingan soal nomor 4 dan soal nomor 6 dapat disimpulkan hanya dengan memvariasi kecepatan aliran dari laminar menjadi turbulen, tekanan jatuhnya sangat berbeda jauh.