8. Aliran Viskos Dalam Pipa
-
Upload
muhammadhafiz -
Category
Documents
-
view
329 -
download
10
description
Transcript of 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 1/39
Konsep Aliran Fluida
Masalah aliran fluida dalam PIPA :Sistem Terbuka (Open channel)
Sistem Tertutup
Sistem Seri
Sistem Parlel
al!hal "an# diperhatikan :
Sifat Fisis Fluida : Tekanan$ Temperatur$
Masa %enis dan &iskositas'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 2/39
Konsep Aliran Fluida
&iskositas suatu fluida ber#antun#pada har#a TKAA dan
TMP*AT+*'
+ntuk fluida cair$ tekanan dapat diabaikan'
&iskositas cairan akan turun den#an cepat
bila temperaturn"a dinaikkan'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 3/39
Konsep Aliran Fluida
al!hal "an# diperhatikan :Faktor ,eometrik : -iameter Pipa dan
Kekasaran Permukaan Pipa'
Sifat Mekanis : Aliran .aminar$ Aliran Transisi$
dan Aliran Turbulen'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 4/39
Konsep Aliran Fluida
Aliran .aminar
Aliran Transisi
Aliran Turbulen
/ilan#an/ilan#an
*0O.-S*0O.-S
µ
ρ DV
=Re
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 5/39
Konsep Aliran Fluida
Arti fisis /ilan#an *0O.-S :
Menun1ukkan kepentin#an *elatif antara
FK I*SIA dan FK &ISKOS dalam
,*AKA F.+I-A'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 6/39
Konsep Aliran Fluida
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 7/39
Konsep Aliran Fluida
Parameter "an# berpen#aruh dalamaliran :
-iameter Pipa (-)
Kecepatan (&)
&iskositas Fluida (2)
Masa %enis Fluida (ρ)
.a1u Aliran Massa (ṁ)
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 8/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Prinsip Kekekalan MassaPersamaanPersamaan
KOTI+ITASKOTI+ITAS
AV Q =
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 9/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Prinsip ner#i KinetikSuatu dasar untukSuatu dasar untuk
penurunanpenurunan
persamaanpersamaan
Seperti :
3' Persamaan ner#i Persamaan /*O+..I
4' Persamaan ner#i Kinetik A- K5PATA
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 10/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
5ontoh :
3
4
%ika pada kondisi 3 *e sebesar 3466$ fluida "an# men#alir adalah MI0AK'
Tentukan *e pada kondisi 4$ bila diketahui -3 7 48 mm dan -4 7 38 mm'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 11/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Solusi :
2
222
2
1122211
21
1
111
1
111
Re
ReRe
υ
υ
υ
DV
A
AV V AV AV
DV
DV
=
=⇒==
=⇒=
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 12/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Persamaan!Persamaan -asar :
Persamaan Kontinuitas (k' Kekekalan
Massa)
Persamaan ,erak9Momentum (k' eton II)
Persamaan ner#i (k' Termodinamika)
Persamaan /ernaulli
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 13/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
ukum Kekekalan Massa :
.a1u aliran massa neto didalam elemen
adalah sama den#an la1u perubahan massatiap satuan aktu'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 14/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Massa yang masuk melalui titik 1 = V1 . 1 . dA1
Massa yang masuk melalui titik 2 = V2 . 2 . dA2
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 15/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Oleh karena tidak ada massa yang hilang :V1 . 1 . dA1 = V2 . 2 . dA2
Pengintegralan persamaan tersebut meliputi seluruh
luas permukaan saluran akan menghasilkan massa
yang melalui medan aliran :
V1 . 1 . A1 = V2 . 2 . A2
1 = 2 Fluida Incompressible.
V1 . A1 = V2 . A2
Atau :
Q = A .V = Konstan
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 16/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
1. ntuk semua !luida "gas atau #airan$.
2. ntuk semua %enis aliran "laminer atauturbulen$.
&. ntuk semua keadaan "steady dan unsteady$
'. (engan atau tanpa adanya reaksi kimia di
dalam aliran tersebut.
Persamaan kontinuitas berlaku untuk :
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 17/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Persamaan Momentum :
Momentum suatu partikel atau benda : perkalian massa
"m$ dengan ke#epatan ")$.
Partikel*partikel aliran !luida mempunyai momentum.
Oleh karena ke#epatan aliran berubah baik dalam
besarannya maupun arahnya+ maka momentum partikel*
partikel !luida %uga akan berubah.
Menurut hukum ,e-ton + diperlukan gaya untuk
menghasilkan perubahan tersebut yang sebanding
dengan besarnya ke#epatan perubahan momentum.
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 18/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
ntuk menentukan besarnya ke#epatan perubahan
momentum di dalam aliran !luida+ dipandang tabung
aliran dengan luas permukaan dA seperti pada gambar
berikut :
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 19/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
(alam hal ini dianggap bah-a aliran melalui tabungarus adalah permanen. Momentum melalui tabung
aliran dalam -aktu dt adalah :
dm.) = . ) . dt . ) . dAMomentum = . V2 . dA = . A . V2 = . Q . V
/erdasarkan hukum ,e-ton :
0 = m . a
0 = . Q "V2 V1$
( )222FzFyFxF ++=
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 20/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
ntuk masing*masing komponen "+ y+ 3$ :
04 = P . Q "V42 . V41$
0 5 = P . Q "V
52 . V
51$
06 = P . Q "V62 . V61$
7esultan komponen gaya yang beker%a pada !luida :
( ) Fz Fy Fx F ++=
( )222
z y x F F F F ++=
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 21/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Persamaan ner#i (+.*) :
nsur !luida yang bergerak sepan%ang garis aliran
dA
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 22/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Asumsi :
1. 0luida ideal
2. 0luida homogen dan in#ompressible
&. Pengaliran bersi!at kontiniu dan sepan%ang garis arus'. Ke#epatan aliran bersi!at merata dalam suatu
penampang
8. 9aya yang bersi!at hanya gaya berat dan tekanan.
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 23/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 24/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 25/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
ontoh :
;entukan <a%u aliran massa air %ika diketahui : )olume
tanki = 1 galon dan -aktu yang diperlukan untuk
memenuhi tanki = 8 s.
>olusi:
kg/L0.757)L/s0.757)(kg/L1(
kg/L1kg/m1000
L/s0.757gal1
L3.7854
s50
gal10
3
===
==⇒
=
==
Qm
t
vQ
o
ρ
ρ
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 26/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
Aliran pada ,o3el :
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 27/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 28/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
;ekanan ?idrostatis :
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 29/39
Persamaan -alam Aliran Fluida
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 30/39
Aliran -alam Pipa
PEMBENTUKAN ALIRAN
Fluida$ setelah men#alir masuk ke dalam pipa
akan membentuk .APIS /ATAS dan tebaln"a
akan bertambah besar sepan1an# pipa' Pada
suatu titik sepan1an# #aris ten#ah pipa$ lapisan
akan bertemu dan membentuk daerah "an#
terbentuk penuh di mana kecepatann"a tidak
berubah setelah melintasi titik tersebut' %arakdari u1un# masuk pipa ke titik pertemuan lapis
batas tsb dinamakan PA%A, KMAS+KA'
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 31/39
Aliran -alam Pipa
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 32/39
Aliran -alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
.laminar 7 6'68 *e - (3)
(-en#an kondisi batas *e 7 4;66)$ sehin##aPers'3 men1adi :
.laminar 7 338-
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 33/39
Aliran -alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
.turbulen 7 3';<8 - *e39=
atau
.turbulen 7 36-
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 34/39
Aliran -alam Pipa
Aliran .aminar
Aliran Transisi
Aliran Turbulen
*0O.-
+M/*
POLA ALIRAN
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 35/39
Aliran -alam Pipa
>perimental *0O.-
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 36/39
Aliran -alam Pipa
KONDISI BATAS
*e ? 4;66
*e 7 4;66
*e @ 4;66
*e ? 4;66
4;66?*e?=666
*e @7 =666
*e 7 4366
4366?*e?=666
*e @@ 4366
<aminar
;ransisi
;urbulen
SERING DIGUNAKAN
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 37/39
Aliran -alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
ν µ
ρ DV DV .Reatau
..Re ==
aa
ba
-
-h 7 a
-h 7 4ab9(a b)
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 38/39
Aliran -alam Pipa
Diagram MOODY
7/17/2019 8. Aliran Viskos Dalam Pipa
http://slidepdf.com/reader/full/8-aliran-viskos-dalam-pipa 39/39
ompany
<O9O