Konsep Aliran Fluida
�
Masalah aliran fluida dalam PIPA :
�Sistem Terbuka (Open channel)
�Sistem Tertutup
�Sistem Seri
�Sistem Parlel
�
Hal-hal yang diperhatikan :
�Sifat Fisis Fluida :
Tekanan, Temperatur,
Konsep Aliran Fluida
�
Viskositas
suatu fluida bergantung
pada harga
TEKANAN
dan
TEMPERATUR
.
�Untuk fluida cair, tekanan dapat diabaikan.
�Viskositas cairan akan turun dengan cepat
Konsep Aliran Fluida
�
Hal-hal yang diperhatikan :
�Faktor Geometrik :
Diameter Pipa dan
Kekasaran Permukaan Pipa
.
�Sifat Mekanis :
Aliran Laminar, Aliran Transisi,
Konsep Aliran Fluida
Aliran Laminar
Aliran Transisi
Aliran Turbulen
Bilangan
Bilangan
REYNOLDS
REYNOLDS
µ
ρ
DV
=
Re
Konsep Aliran Fluida
�
Arti fisis Bilangan
REYNOLDS
:
�Menunjukkan kepentingan Relatif antara
EFEK INERSIA
dan
EFEK VISKOS
dalam
Konsep Aliran Fluida
�
Parameter yang berpengaruh dalam
aliran :
�Diameter Pipa (D)
�Kecepatan (V)
�Viskositas Fluida (µ)
�Masa Jenis Fluida (
ρ
)
�Laju Aliran Massa (ṁ)
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Prinsip Kekekalan Massa
Persamaan
Persamaan
KONTINUITAS
KONTINUITAS
AV
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Prinsip Energi Kinetik
Suatu dasar untuk
Suatu dasar untuk
penurunan
penurunan
persamaan
persamaan
Seperti :
1. Persamaan Energi �
Persamaan BERNAULI
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Prinsip Momentum
Menentukan
Menentukan
gaya-gaya
gaya-gaya
Dinamik Fluida
Dinamik Fluida
Banyak dipergunakan pada perencanaan :
POMPA,
TURBIN, PESAWAT TERBANG, ROKET,
BALING-BALING, KAPAL, BANGUNAN
, dll
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Contoh :1
2
Jika pada kondisi 1 Re sebesar 1200, fluida yang mengalir adalah MINYAK. Tentukan Re pada kondisi 2, bila diketahui D1 = 25 mm dan D2 = 15 mm.
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi : 2 2 2 2 2 1 1 2 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1Re
Re
Re
υ
υ
υ
D
V
A
A
V
V
A
V
A
V
Q
Q
D
V
D
V
=
=
⇒
=
=
=
⇒
=
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Contoh :Sebuah system pemanas udara dengan menggunakan matahari, udara dingin masuk kedalam pemanas melalui saluran rectangular dengan ukuran 300 mm x 150 mm, kemudian pada sisi keluarnya dengan menggunakan pipa berdiameter 250 mm. Rapat massa udara pada sisi masuk 1.17 kg/m3 dan pada sisi keluarnya
1.2 kg/m3. Jika kecepatan aliran udara pada sisi masuk pemanas sebesar 0.1
m/s, Hitung: Laju aliran massa udara dan kecepatan udara pada sisi keluar.
1500 m m
1000 mm
180 mm
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi :Diketahui : Diketahui :Diketahui :Diketahui :
Fluida = Udara A1 = 0.3 x 0.15 = 0.045 m2 (sisi masuk) A2 = π/4 x (0.25 m)2 = 0.0491 m2 (sisi keluar) ρ1 = 1.17 kg/m3 ρ2 = 1.2 kg/m3 V1 = 0.1 m/s ṁ1 = ρ1 x A1 x V1 = 1.17 kg/m3 x 0.045 m2 x 0.1 m/s = 5.27 x 10-3 kg/s
Persamaan Dalam Aliran Fluida
Solusi :Dengan persamaan KONTINUITAS :
ρ1 x A1 x V1 = ρ2 x A2 x V2 5.27 x 10-3 kg/s = 1.2 kg/m3 x 0.0491 m2 x V2 V2 = 0.09 m/s Sehingga : ṁ2 = 1.2 kg/m3 x 0.0491 m2 x 0.09 m/s = 5.30 x 10-3 kg/s
Aliran Zat cair riil
Soal 1 : Soal 1 : Soal 1 :Soal 1 :
Air mengalir melalui pipa berdiameter 150mm dan kecepatan 5,5 m/d. Air mengalir melalui pipa berdiameter 150mm dan kecepatan 5,5 m/d. Air mengalir melalui pipa berdiameter 150mm dan kecepatan 5,5 m/d. Air mengalir melalui pipa berdiameter 150mm dan kecepatan 5,5 m/d. Kekentalan kinematik air adalah 1,3x10
Kekentalan kinematik air adalah 1,3x10
Kekentalan kinematik air adalah 1,3x10Kekentalan kinematik air adalah 1,3x10-6-6-6-6mmmm2222/d. Selidiki tipe aliran. /d. Selidiki tipe aliran. /d. Selidiki tipe aliran. /d. Selidiki tipe aliran.
Solusi: Solusi: Solusi:Solusi: Soal 2 : Soal 2 : Soal 2 :Soal 2 :
Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 20 Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 20
Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 20Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 200000C. Hitung debit C. Hitung debit C. Hitung debit C. Hitung debit aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan kinematik air pada temperatur tersebut adalah 1x10
kinematik air pada temperatur tersebut adalah 1x10
kinematik air pada temperatur tersebut adalah 1x10kinematik air pada temperatur tersebut adalah 1x10-6-6-6-6mmmm2222/d./d./d./d.
Solusi: Solusi: Solusi:Solusi: Soal 3 : Soal 3 : Soal 3 :Soal 3 :
Minyak dengan kekentalan kinematik 1,67x10 Minyak dengan kekentalan kinematik 1,67x10
Minyak dengan kekentalan kinematik 1,67x10Minyak dengan kekentalan kinematik 1,67x10-4-4-4-4mmmm2222/d dan rapat relatif /d dan rapat relatif /d dan rapat relatif /d dan rapat relatif 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter 2,5 cm dan panjang 50 m. 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter 2,5 cm dan panjang 50 m. 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter 2,5 cm dan panjang 50 m. 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter 2,5 cm dan panjang 50 m. Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan tenaga sepanjang pipa.
tenaga sepanjang pipa. tenaga sepanjang pipa.tenaga sepanjang pipa.
Solusi: Solusi: Solusi:Solusi:
Soal 4 : Soal 4 : Soal 4 :Soal 4 :
Minyak dengan rapat massa Minyak dengan rapat massa
Minyak dengan rapat massa Minyak dengan rapat massa ρρρρ=900kg/m=900kg/m=900kg/m=900kg/m3 3 3 3 dan kekentalan kinematik dan kekentalan kinematik dan kekentalan kinematik dan kekentalan kinematik
ν ν
νν=0,0002 m=0,0002 m=0,0002 m=0,0002 m2222/d /d /d /d mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang 10 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan 45 10 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan 45 10 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan 4510 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan 450000. . . .
Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa (N/m
(N/m
(N/m(N/m2222) dan 250 kPa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a) ) dan 250 kPa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a) ) dan 250 kPa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a) ) dan 250 kPa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a)
Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer?
Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer? Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer?Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer?....
Solusi: Solusi: Solusi:Solusi: Soal 5 : Soal 5 : Soal 5 :Soal 5 :
Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida tersebut adalah (a) air (
tersebut adalah (a) air (
tersebut adalah (a) air (tersebut adalah (a) air (νννν==== 1,3x10 1,3x10 1,3x10 1,3x10-6-6-6-6mmmm2222/d); (b) bensin (/d); (b) bensin (/d); (b) bensin (/d); (b) bensin (νννν==== 4,06x10 4,06x10 4,06x10 4,06x10-7-7-7-7mmmm2222/d/d/d/d)
dan ( c) glycerin ( dan ( c) glycerin (
dan ( c) glycerin (dan ( c) glycerin (νννν==== 1,18x10 1,18x10 1,18x10 1,18x10-3-3-3-3mmmm2222/d)./d)./d)./d).
Solusi: Solusi: Solusi:Solusi: Soal 6: Soal 6: Soal 6:Soal 6:
Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 10 mm dan pada angka Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 10 mm dan pada angka Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 10 mm dan pada angka Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 10 mm dan pada angka Renolds 1800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 100 m panjang Renolds 1800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 100 m panjang Renolds 1800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 100 m panjang Renolds 1800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 100 m panjang pipa.
pipa.
Soal 7 : Soal 7 : Soal 7 :Soal 7 :
Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm dari titik A ke titik B. Titik terbuka ke udara luar. Elevasi titik B dari titik A ke titik B. Titik terbuka ke udara luar. Elevasi titik B dari titik A ke titik B. Titik terbuka ke udara luar. Elevasi titik B dari titik A ke titik B. Titik terbuka ke udara luar. Elevasi titik B adalah 50m di atas titik A. debit aliran 40l/d. Rapat relatif S=0,9 dan adalah 50m di atas titik A. debit aliran 40l/d. Rapat relatif S=0,9 dan adalah 50m di atas titik A. debit aliran 40l/d. Rapat relatif S=0,9 dan adalah 50m di atas titik A. debit aliran 40l/d. Rapat relatif S=0,9 dan kekentalan kinematik 2,1x10
kekentalan kinematik 2,1x10
kekentalan kinematik 2,1x10kekentalan kinematik 2,1x10-4-4-4-4mmmm2222/d. /d. /d. /d. Hitung tekanan di titik A.Hitung tekanan di titik A.Hitung tekanan di titik A.Hitung tekanan di titik A.
Soal 8: Soal 8: Soal 8:Soal 8:
Minyak dengan kekentalan kinematik Minyak dengan kekentalan kinematik
Minyak dengan kekentalan kinematik Minyak dengan kekentalan kinematik 2,1x102,1x102,1x102,1x10-4-4-4-4mmmm2222/d dan rapat relatif /d dan rapat relatif /d dan rapat relatif /d dan rapat relatif S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter 2,5 cm. Apabila S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter 2,5 cm. Apabila S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter 2,5 cm. Apabila S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter 2,5 cm. Apabila penurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0,12 kgf/cm
penurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0,12 kgf/cm
penurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0,12 kgf/cmpenurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0,12 kgf/cm2222, , , , tentukan tentukan tentukan tentukan
debit aliran debit aliran debit alirandebit aliran.... Soal 9:
Soal 9: Soal 9:Soal 9:
Pipa sepanjang 600 m dan diameter 15 cm mengalirkan minyak dengan Pipa sepanjang 600 m dan diameter 15 cm mengalirkan minyak dengan Pipa sepanjang 600 m dan diameter 15 cm mengalirkan minyak dengan Pipa sepanjang 600 m dan diameter 15 cm mengalirkan minyak dengan kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah
kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah
kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah νννν=19cm=19cm=19cm=19cm2222/d, /d, /d, /d,
hitung kehilangan tenaga karena gesekan hitung kehilangan tenaga karena gesekan hitung kehilangan tenaga karena gesekanhitung kehilangan tenaga karena gesekan.... Soal 10
Soal 10 Soal 10Soal 10
Minyak dengan kekentalan Minyak dengan kekentalan
Minyak dengan kekentalan Minyak dengan kekentalan νννν ==== 2,1x102,1x102,1x102,1x10-4-4-4-4mmmm2222/d mengalir melalui pipa /d mengalir melalui pipa /d mengalir melalui pipa /d mengalir melalui pipa berdiameter 20 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 100m.
berdiameter 20 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 100m.
berdiameter 20 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 100m. berdiameter 20 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 100m. Hitung Hitung Hitung Hitung kehilangan tenaga
kehilangan tenaga
kehilangan tenagakehilangan tenaga. Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada . Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada . Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada . Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun ke kanan) dengan kemiringan 1:100. Rapat relatif minyak S=0,9.
ke kanan) dengan kemiringan 1:100. Rapat relatif minyak S=0,9. ke kanan) dengan kemiringan 1:100. Rapat relatif minyak S=0,9.ke kanan) dengan kemiringan 1:100. Rapat relatif minyak S=0,9.
