Konsep Aliran Zat Cair
Konsep Aliran Zat Cair
Melalui (Dalam) Pipa
Melalui (Dalam) Pipa
Konsep Aliran Melalui Pipa
Konsep Aliran Melalui Pipa
1. Pers. Konstinuitas
1. Pers. Konstinuitas
Q
A
1
.
V
1
A
2
.
V
2
konstn
Ada tiga persamaan dasar dalam Mekanika Fluida dan
Ada tiga persamaan dasar dalam Mekanika Fluida dan
Hidrolika yang berkaitan dengan pengaliran air
Hidrolika yang berkaitan dengan pengaliran air
dalam pipa yaitu persamaan Kontinuitas, Momentum
dalam pipa yaitu persamaan Kontinuitas, Momentum
dan pers. Energi. Untuk aliran mantap dan satu
dan pers. Energi. Untuk aliran mantap dan satu
dimensi persamaan energi dapat disederhanakan
dimensi persamaan energi dapat disederhanakan
menjadi persamaan Bernoulli. Ketiga bentuk
menjadi persamaan Bernoulli. Ketiga bentuk
persamaan tersebut adalah sebagai berikut :
persamaan tersebut adalah sebagai berikut :
Dengan : Dengan :
Q : debit aliran Q : debit aliran
A : luas tampang aliran A : luas tampang aliran
V : kecepatan rerata aliran pada tampang tersebut. V : kecepatan rerata aliran pada tampang tersebut.
Indeks 1 dan 2 menunjukan nomor tampang aliran yang ditinjau Indeks 1 dan 2 menunjukan nomor tampang aliran yang ditinjau
2. Pers. Momentum
2. Pers. Momentum
.
(
)
1
2
V
V
Q
F
Dengan :
Dengan :
F : gaya yang ditimbulkan oleh aliran zat cair
F : gaya yang ditimbulkan oleh aliran zat cair
3. Pers. Bernoulli :
3. Pers. Bernoulli :
•
Ada dua jenis aliran dari fluida-fluida nyata, dan
harus dipahami dan diselidiki. Aliran-aliran itu
disebut aliran laminer dan aliran turbulen. Kedua
jenis aliran tersebut diatur oleh hukum-hukum yang
berbeda.
1.
Aliran Laminer
Dalam aliran laminer partikel-partikel fluidanya bergerak di
sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam
lapisan-lapisan atau laminae. Besarnya kecepatan-kecepatan dari
laminae yang berdekatan tidak sama. Aliran laminer diatur
oleh hukum yang menghubungan tegangan geser ke laju
perubahan bentuk sudut, yaitu hasilkali kekentalan dan
gradien kecepatan
2.
Kecepatan kritis
3.
3.
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds, yang tak berdemensi, menyatakan
Bilangan Reynolds, yang tak berdemensi, menyatakan
perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya
perbandingan gaya-gaya inersia terhadap gaya-gaya
kental. Untuk pipa-pipa bundar yang mengalir penuh,
kental. Untuk pipa-pipa bundar yang mengalir penuh,
(
2
)
.
.
Re
ynolds
R
V
d
atau
Vd
V
r
0Bilangan
E
Dimana : Dimana : V
V : kecepatan rata-rata dalam m/det : kecepatan rata-rata dalam m/det d
d : garis tengah pipa dalam m, r : garis tengah pipa dalam m, r00:jari-jari pipa dalam m:jari-jari pipa dalam m
: kekentalan kinematik fluida dalam m: kekentalan kinematik fluida dalam m22/dtk/dtk
: rapat massa fluida dalam kg/m: rapat massa fluida dalam kg/m33
: kekentalan mutlak dalam Pa dtk: kekentalan mutlak dalam Pa dtk
Untuk irisan penampang yang tak bundar, perbandingan luas
Untuk irisan penampang yang tak bundar, perbandingan luas
irisan penampang terhadap keliling yang basah, disebut
irisan penampang terhadap keliling yang basah, disebut
jari-jari hidrolik R (dalam m), digunakan dalam bilangan
jari-jari hidrolik R (dalam m), digunakan dalam bilangan
Reynolds. Pernyataan tersebut menjadi:
Reynolds. Pernyataan tersebut menjadi:
)
4
(
R
V
4.
4.
Aliran TurbulenAliran TurbulenDalam aliran turbulen partikel-partikel fluidanya bergerak secara
Dalam aliran turbulen partikel-partikel fluidanya bergerak secara
serampangan ke semua arah. Tidaklah mungkin untuk menjejaki
serampangan ke semua arah. Tidaklah mungkin untuk menjejaki
gerakan sebuah partikel tersendiri. Tegangan geser untuk aliran
gerakan sebuah partikel tersendiri. Tegangan geser untuk aliran
turbulen dapat dinyatakan sebagai.
turbulen dapat dinyatakan sebagai.
: sebuah faktor yang tergantung pada rapat fluida dan gerakan : sebuah faktor yang tergantung pada rapat fluida dan gerakan
fluida, yang menyatakan efek dari gerak turbulen. fluida, yang menyatakan efek dari gerak turbulen.
: faktor yang menyatakan efek-efek dari gerak kental: faktor yang menyatakan efek-efek dari gerak kental
Tegangan geser dari Aliran Turbulen
Tegangan geser dari Aliran Turbulen
percobaan :Prandtl
percobaan :Prandtl
Menyatakan bahwa sebuah persamaan
Menyatakan bahwa sebuah persamaan
dalam aliran turbulen yaitu
dalam aliran turbulen yaitu
panjang campuran
panjang campuran ((l)l) dari sebuah dari sebuah fungsi
fungsi yy. makin besar jarak . makin besar jarak yy dari dari dinding pipa makin besar
dinding pipa makin besar (l) (l)
Tegangan geser dari Aliran Turbulen Tegangan geser dari Aliran Turbulen
percobaan : Von Karman,
5.
5.
TEGANGAN GESER pada DINDING PIPATEGANGAN GESER pada DINDING PIPATegangan geser pada dinding pipa dinyatakan sebagai.
Tegangan geser pada dinding pipa dinyatakan sebagai.
8
f : sebuah faktor yang tak berdimensi : sebuah faktor yang tak berdimensi
Variasi geser pada suatu irisan
Variasi geser pada suatu irisan
penampang nya adalah :
penampang nya adalah :
r
L
Distribusi kecepatan pada suatu irisan
Distribusi kecepatan pada suatu irisan
penampang akan mengikuti hukum
penampang akan mengikuti hukum
variasi parabolik untuk aliran laminer.
variasi parabolik untuk aliran laminer.
Kecepatan maksimum berada ditengah
Kecepatan maksimum berada ditengah
pipa dan dua kali kecepatan
pipa dan dua kali kecepatan
rata-ratanya. Persamaan profil kecepatan
ratanya. Persamaan profil kecepatan
untuk aliran Laminer adalah:
untuk aliran Laminer adalah:
2
Untuk aliran Turbulen Untuk aliran Turbulen
dari Nikuradse
n=1/7 utk tabung mulus Re =100.000
n=1/7 utk tabung mulus Re =100.000
n=1/8 utk tabung mulus Re dari 100.000 – 400.000
Penurunan Head untuk aliran Laminer
Penurunan Head untuk aliran Laminer
dinyatakan oleh persamaan Hagan-Poiseuille,
dinyatakan oleh persamaan Hagan-Poiseuille,
2.
Dalam suku-suku kekentalan kinematik, karena
Dalam suku-suku kekentalan kinematik, karena
Rumus Darcy-Weisbach, merupakan dasar Rumus Darcy-Weisbach, merupakan dasar menghitung head turun untuk aliran fluida menghitung head turun untuk aliran fluidadalam pipa-pipa dan saluran-saluran. dalam pipa-pipa dan saluran-saluran.
FAKTOR GESEKAN
FAKTOR GESEKAN
Faktor gesekan
Faktor gesekan ƒ ƒ dapat diturunkan secara matematis untuk aliran dapat diturunkan secara matematis untuk aliran
laminer, tetapi tak ada hubungan matematis yang sederhana untuk
laminer, tetapi tak ada hubungan matematis yang sederhana untuk
variasi
variasi ƒ ƒ dengan bilangan Reynolds yang tersedia untuk aliran dengan bilangan Reynolds yang tersedia untuk aliran Turbulen.
Turbulen.
Nikuradse menemukan kekasaran relatif pipa (perbandingan ukuran ke
Nikuradse menemukan kekasaran relatif pipa (perbandingan ukuran ke
tidak sempurnaan permukaan terhadap garis tengah dalam pipa)
tidak sempurnaan permukaan terhadap garis tengah dalam pipa)
Untuk aliran laminer disemua fluida harga ƒ adalah : 64/Re
Untuk aliran laminer disemua fluida harga ƒ adalah : 64/Re
Faktor gesekan (
Faktor gesekan (
ƒ
ƒ
)Untuk Aliran
)Untuk Aliran
Turbulen
1. Untuk pipa mulus dan kasar
2. Untuk pipa mulus dari Blasius, Re=3.000-100.000 menganjuran
3. Untuk pipa mulus dan kasar
Untuk, Re sampai kira-kira 3.000.000, pers von
Karman dari Prandtl
74
4. Untuk semua pipa, menghitung
ƒ
dari Lembaga Hidrolika
Problema Aliran Zat Cair Dalam Pipa
Problema Aliran Zat Cair Dalam Pipa
1.
1.
Air mengalir melalui pipa dengan diameter mengecil
Air mengalir melalui pipa dengan diameter mengecil
secara berangsur-angsur dari 15 cm menjadi 10 cm.
secara berangsur-angsur dari 15 cm menjadi 10 cm.
Kecepatan aliran pada tampang pipa dengan diameter
Kecepatan aliran pada tampang pipa dengan diameter
besar adala 1,5 m/d.
besar adala 1,5 m/d.
Hitung
Hitung
debit aliran. Hitung pula
debit aliran. Hitung pula
kecepatan aliran pada tampang dengan diameter kecil.
kecepatan aliran pada tampang dengan diameter kecil.
2.
2.
Air mengalir melalui pipa 1 dengan diameter 15 cm yang
Air mengalir melalui pipa 1 dengan diameter 15 cm yang
kemudian bercabang menjadi dua pipa yaitu pipa 2 dan 3, yang
kemudian bercabang menjadi dua pipa yaitu pipa 2 dan 3, yang
masing-masing berdiameter 10 cm dan 5 cm. Kecepatan di pipa 2
masing-masing berdiameter 10 cm dan 5 cm. Kecepatan di pipa 2
adalah 1,5 kali kecepatan pipa 1.
adalah 1,5 kali kecepatan pipa 1.
Hitung debit aliran
Hitung debit aliran
apabila
apabila
kecepatan maksimum di semua pipa tidak boleh lebih dari 3 m/d.
kecepatan maksimum di semua pipa tidak boleh lebih dari 3 m/d.
3.
3.
Hitung
Hitung
energi total air yang mengalir melalui pipa dengan
energi total air yang mengalir melalui pipa dengan
tekanan 2,0 kgf/cm
tekanan 2,0 kgf/cm
22dan kecepatan 6 m/d. sumbu pipa berada 10
dan kecepatan 6 m/d. sumbu pipa berada 10
m di atas garis referensi.
m di atas garis referensi.
4.
4.
Pipa horisontal dengan panjang 50 m mempunyai diameter yang
Pipa horisontal dengan panjang 50 m mempunyai diameter yang
mengecil dari 50 cm menjadi 25 cm. Debit aliran adalah 0,05 m
mengecil dari 50 cm menjadi 25 cm. Debit aliran adalah 0,05 m
33/
/
d. tekanan pada pipa dengan diameter besar adalah 100 kPa.
d. tekanan pada pipa dengan diameter besar adalah 100 kPa.
Hitung
Hitung
tekanan pada tampang dengan diameter kecil.
tekanan pada tampang dengan diameter kecil.
5.
5.
Air mengalir melalui pipa horisontal sepanjang 100 m dan
Air mengalir melalui pipa horisontal sepanjang 100 m dan
mempunyai diameter yang mengecil dari 20 cm menjadi 10 cm.
mempunyai diameter yang mengecil dari 20 cm menjadi 10 cm.
perbedaan tekanan pada kedua ujung pipa adalah 1 kgf/cm
perbedaan tekanan pada kedua ujung pipa adalah 1 kgf/cm
22.
.
Hitung
6.
6.
Pipa dengan diameter mengecil dari 10 cm di A menjadi 5 cm di B.
Pipa dengan diameter mengecil dari 10 cm di A menjadi 5 cm di B.
Titik A adalah 5 m di atas titik B. Kecepatan aliran di A adalah 2 m/d.
Titik A adalah 5 m di atas titik B. Kecepatan aliran di A adalah 2 m/d.
Hitung
Hitung
tekanan di B apabila tekanan di A adalah 100 kPa.
tekanan di B apabila tekanan di A adalah 100 kPa.
7.
7.
Air mengalir melalui pipa sepanjang 100 m dan diameter 10 cm di titik
Air mengalir melalui pipa sepanjang 100 m dan diameter 10 cm di titik
A menuju titik B. Koefisien gesek
A menuju titik B. Koefisien gesek
ƒ
ƒ
=0,015. Perbedaan tekanan di titik
=0,015. Perbedaan tekanan di titik
A dan B adalah 1 kgf/cm
A dan B adalah 1 kgf/cm
22Hitung
Hitung
debit aliran.
debit aliran.
8.
8.
Air mengalir dari kolam A menuju kolam B melalui pipa sepanjang
Air mengalir dari kolam A menuju kolam B melalui pipa sepanjang
100 m dan mempunyai diameter 10 cm. perbedaan elevasi muka air
100 m dan mempunyai diameter 10 cm. perbedaan elevasi muka air
kedua kolam adalah 5 cm. Koefesien gesekan pada pipa
kedua kolam adalah 5 cm. Koefesien gesekan pada pipa
ƒ =0,015;
ƒ =0,015;
sedang koefisien kehilangan tenaga karena perbedaan penampang
sedang koefisien kehilangan tenaga karena perbedaan penampang
pada sambungan antara pipa dan kolam A dan B adalah k
pada sambungan antara pipa dan kolam A dan B adalah k
AA=0,5 dan
=0,5 dan
k
k
BB=1. Hitung debit aliran.
=1. Hitung debit aliran.
9.
9.
Saluran pipa yang digunakan untuk mengalirkan minyak dengan rapat
Saluran pipa yang digunakan untuk mengalirkan minyak dengan rapat
relatif 0,8 dan pipa tersebut berubah ukuran dari 25 cm di tampang P
relatif 0,8 dan pipa tersebut berubah ukuran dari 25 cm di tampang P
menjadi 60 cm pada tampang Q. Tampang P berbeda 4,0 m di bawah
menjadi 60 cm pada tampang Q. Tampang P berbeda 4,0 m di bawah
tampang Q dan tekanannya berturut-turut adalah 1,0 kgf/cm
tampang Q dan tekanannya berturut-turut adalah 1,0 kgf/cm
22dan 0,7
dan 0,7
kgf/cm
kgf/cm
22. Apabila debit aliran adalah 0,2 m
. Apabila debit aliran adalah 0,2 m
33/det. Hitung kehilangan
/det. Hitung kehilangan
tenaga dan arah aliran.
tenaga dan arah aliran.
10.
10.
Pipa CD sepanjang 30 m disambungkan pada saluran pipa dengan
Pipa CD sepanjang 30 m disambungkan pada saluran pipa dengan
membentuk 60
membentuk 60
ooterhadap horisontal. Di C yang elevasinya lebih tinggi,
terhadap horisontal. Di C yang elevasinya lebih tinggi,
diameter pipa adalah 15 cm. di D yang diameternya 30 cm
diameter pipa adalah 15 cm. di D yang diameternya 30 cm
tekanannya adalah 4,5 kgf/cm
tekanannya adalah 4,5 kgf/cm
22dan kecepatannya 2,5 m/d.
dan kecepatannya 2,5 m/d.
Kehilangan tenaga diabaikan. Hitung tekanan di C. Apabila air
Kehilangan tenaga diabaikan. Hitung tekanan di C. Apabila air
mengalir dari elevasi rendah ke elevasi tinggi dan kehilangan tenaga
mengalir dari elevasi rendah ke elevasi tinggi dan kehilangan tenaga
gesekan adalah 4 m air, Hitung perbedaan tekanan di C dan D.
11.
11.
Pipa vertikal AB mengalirkan air. Diameter A dan B adalah 10 cm Pipa vertikal AB mengalirkan air. Diameter A dan B adalah 10 cm dan 5 cm. Titik B berada 4 m di bawah A dan apabila debit alirandan 5 cm. Titik B berada 4 m di bawah A dan apabila debit aliran
ke arah bawah adalah 0,013 m
ke arah bawah adalah 0,013 m33/d, tekanan di B adalah 0,14 kgf//d, tekanan di B adalah 0,14 kgf/ cm
cm22 lebih besar dari tekanan di A. dianggap bahwa kehilangan lebih besar dari tekanan di A. dianggap bahwa kehilangan
tenaga antara A dan B dapat diberikan oleh bentuk k.V
tenaga antara A dan B dapat diberikan oleh bentuk k.V22AA/2g /2g doimana VA adalah kecepatan di A. Hitung koefisien k.
doimana VA adalah kecepatan di A. Hitung koefisien k.
12.
12.
Pipa vertikal AB dengan elevasi tampang A lebih tinggi dari Pipa vertikal AB dengan elevasi tampang A lebih tinggi dari tampang B digunakan untuk mengalirkan air. Diameter tampangtampang B digunakan untuk mengalirkan air. Diameter tampang
A adalah 10 cm dan kemudian berangsur-angsur mengecil
A adalah 10 cm dan kemudian berangsur-angsur mengecil
sehingga diameter tampang B menjadi 5 cm. Pada tampang A
sehingga diameter tampang B menjadi 5 cm. Pada tampang A
dan B dipasang alat pengukur tekanan. Apabila debit aliran
dan B dipasang alat pengukur tekanan. Apabila debit aliran
menuju ke atas adalah 1,0 m
menuju ke atas adalah 1,0 m33 tiap menit, perbedaan tekanan di A tiap menit, perbedaan tekanan di A
dan B adalah 0,3 kgf/cm
dan B adalah 0,3 kgf/cm22. Dianggap bahwa kehilangan tenaga . Dianggap bahwa kehilangan tenaga
karena gesekan merupakan fungsi dari kuadrat kecepatan.
karena gesekan merupakan fungsi dari kuadrat kecepatan.
Tentukan Debit aliran apabila tidak ada perbedaan tekanan pada
Tentukan Debit aliran apabila tidak ada perbedaan tekanan pada
kedua alat pengukur tekanan dan air mengalir ke bawah.
kedua alat pengukur tekanan dan air mengalir ke bawah.
13.
13.
Venturimeter horisontal dengan diameter pipa masuk dan leher Venturimeter horisontal dengan diameter pipa masuk dan leher adalah 16 cm dan 8 cm digunakan untuk mengukur aliran minyakadalah 16 cm dan 8 cm digunakan untuk mengukur aliran minyak
dengan rapat relatif 0,8. Debit aliran adalah 0,05 m
dengan rapat relatif 0,8. Debit aliran adalah 0,05 m33/det. Apabila /det. Apabila
koefisien dari venturimeter adalah satu, tentukan perbedaan
koefisien dari venturimeter adalah satu, tentukan perbedaan
elevasi permukaan air raksa di dalam manometer
elevasi permukaan air raksa di dalam manometer
14.
14.
Venturimeter mempunyai diameter 100cm pada pipa masuk dan Venturimeter mempunyai diameter 100cm pada pipa masuk dan 60 cm pada leher melewatkan air. Perbedaan tekanan antara60 cm pada leher melewatkan air. Perbedaan tekanan antara
pipa dan leher diukur dengan manometer berisi air raksa yang
pipa dan leher diukur dengan manometer berisi air raksa yang
menunjukan perbedaan permukaan sebesar 5 cm. Hitung debit
menunjukan perbedaan permukaan sebesar 5 cm. Hitung debit
melalui venturimeter dan kecepatan pada leher. Koefisien alat
melalui venturimeter dan kecepatan pada leher. Koefisien alat
adalah 0,98.
15.
15.
Suatu pancaran air menghantam plat datar. Luas tampang dan
Suatu pancaran air menghantam plat datar. Luas tampang dan
kecepatan pancaran adalah
kecepatan pancaran adalah
ᾱ dan V
ᾱ dan V
. Rapat massa air adalah
. Rapat massa air adalah
.
.
Hitung gaya yang ditimbulkan oleh pancaran air pada plat,
Hitung gaya yang ditimbulkan oleh pancaran air pada plat,
apabila:
apabila:
a.
a. Plat vertikal dan tetapPlat vertikal dan tetap b.
b. Plat miring dengan membentuk sudut Plat miring dengan membentuk sudut terhadap horisontal terhadap horisontal
c.
c. Plat vertikal dan bergerak dengan kecepatan v.Plat vertikal dan bergerak dengan kecepatan v. d.
d. Terdapat satu seri (sejumlah) plat yang bergerak dengan kecepatan Terdapat satu seri (sejumlah) plat yang bergerak dengan kecepatan v.
v.
16.
16.
Pancaran air dari suatu curat mengenai plat vertikal. Debit aliran
Pancaran air dari suatu curat mengenai plat vertikal. Debit aliran
adalah 0,025 m
adalah 0,025 m
33/det dan diameter curat adalah 5 cm. Hitung
/det dan diameter curat adalah 5 cm. Hitung
gaya yang diperlukan untuk menahan plat.
gaya yang diperlukan untuk menahan plat.
17.
17.
Lubang berdiameter 5 cm yang berada pada dinding tangki yang
Lubang berdiameter 5 cm yang berada pada dinding tangki yang
berisi air memancarkan air dan menghantam benda seperti
berisi air memancarkan air dan menghantam benda seperti
terlihat dalam gambar. Berat benda 175 N dan koefisien gesekan
terlihat dalam gambar. Berat benda 175 N dan koefisien gesekan
antara benda dan lantai adalah
antara benda dan lantai adalah
ƒ=0,6.
ƒ=0,6.
Koefisien kontraksi dan
Koefisien kontraksi dan
debit adalah C
debit adalah C
cc=0,62 dan C
=0,62 dan C
dd=0,6. Hitung kedalaman air terhadap
=0,6. Hitung kedalaman air terhadap
pusat lobang sedemikian sehingga benda mulai bergerak.
pusat lobang sedemikian sehingga benda mulai bergerak.
18.
18.
Curat berdiameter 5 cm memancarkan air dalam arah horisontal
Curat berdiameter 5 cm memancarkan air dalam arah horisontal
dengan debit aliran 0,045 m
dengan debit aliran 0,045 m
33/det. Pancaran tersebut
/det. Pancaran tersebut
menghantam plat vertikal yang bergerak searah dengan pancaran
menghantam plat vertikal yang bergerak searah dengan pancaran
dengan kecepatan 10 m/det. Hitung gaya yang ditimbulkan oleh
dengan kecepatan 10 m/det. Hitung gaya yang ditimbulkan oleh
pancaran pada plat.
19.
19.
Pancaran air dengan luas tampang pancaran Pancaran air dengan luas tampang pancaran ᾱ dan kecepatan V ᾱ dan kecepatan V menghantam plat lengkung dengan membentuk sudutmenghantam plat lengkung dengan membentuk sudut
terhadap horisontal seperti terlihat dalam gambar. Setelah
terhadap horisontal seperti terlihat dalam gambar. Setelah
menghantam plat pancaran tersebut meninggalkan plat dengan
menghantam plat pancaran tersebut meninggalkan plat dengan
lintasan yang membentuk sudut
lintasan yang membentuk sudut terhadap horisontal. terhadap horisontal.
Berapakah gaya yang ditimbulkan oleh pancaran pada plat
Berapakah gaya yang ditimbulkan oleh pancaran pada plat
lengkung?
lengkung?
20.
20.
Pancaran air berdiameter 5 cm dan kecepatan 10 m/d Pancaran air berdiameter 5 cm dan kecepatan 10 m/d menghantam plat lengkung seperti terlihat dalam gambar.menghantam plat lengkung seperti terlihat dalam gambar.
Berapakah gaya yang diperlukan untuk menahan plat supaya
Berapakah gaya yang diperlukan untuk menahan plat supaya
tidak bergerak?
tidak bergerak?
21.
21.
Pancaran air berdiameter 5 cm menghantam plat lengkung Pancaran air berdiameter 5 cm menghantam plat lengkung dengan kecepatan 30 m/d. Apabila ujung plat lengkung di manadengan kecepatan 30 m/d. Apabila ujung plat lengkung di mana
pancaran air masuk dan keluar membentuk sudut 15
pancaran air masuk dan keluar membentuk sudut 1500 dan 30 dan 3000
terhadap horisontal, hitung gaya yang ditimbulkan oleh
terhadap horisontal, hitung gaya yang ditimbulkan oleh
pancaran air pada plat.
pancaran air pada plat.
22.
22.
Air mengalir melalui pipa yang membelok dengan sudut 60Air mengalir melalui pipa yang membelok dengan sudut 6000 dan danmengecil diameternya 15 cm menjadi 10 cm. Hitung gaaya yang mengecil diameternya 15 cm menjadi 10 cm. Hitung gaaya yang diperlukan untuk menahan pipa, jika kecepatan air melalui pipa diperlukan untuk menahan pipa, jika kecepatan air melalui pipa yang besar 1m/d dan tekanannya 3 kgf/cm
yang besar 1m/d dan tekanannya 3 kgf/cm22..
23.
23.
Pancaran air horisontal dengan luas tampang pancaran Pancaran air horisontal dengan luas tampang pancaran ᾱ dan ᾱ dan kecepatan V menghantam plat lengkung yang bergerak searahkecepatan V menghantam plat lengkung yang bergerak searah
pancaran dengan kecepatan v seperti terlihat dalam gambar.
pancaran dengan kecepatan v seperti terlihat dalam gambar.
Setelah menghantam plat, pancaran tersebut meninggalkan plat
Setelah menghantam plat, pancaran tersebut meninggalkan plat
dengan lintasan yang membentuk sudut
dengan lintasan yang membentuk sudut terhadap horisontal. terhadap horisontal.
Hitung gaya pancaran pada plat apabila hanya ada satu plat dan
Hitung gaya pancaran pada plat apabila hanya ada satu plat dan
satu seri plat yang dipasang pada roda turbin.
24.
24.
Pancaran air dengan diameter 4 cm mempunyai kecepatan V=10
Pancaran air dengan diameter 4 cm mempunyai kecepatan V=10
m/d menghantam plat lengkung yang bergerak dengan
m/d menghantam plat lengkung yang bergerak dengan
kecepatan 3 m/d seperti ditunjukan dalam gambar soal 23. Sudut
kecepatan 3 m/d seperti ditunjukan dalam gambar soal 23. Sudut
kelengkungan plat terhadap horisontal adalah
kelengkungan plat terhadap horisontal adalah
=30
=30
00. Hitung gaya
. Hitung gaya
yang ditimbulkan oleh pancaran pada plat.
yang ditimbulkan oleh pancaran pada plat.
25.
25.
Tentukan kecepatan kritis untuk (a) minyak bakar menengah
Tentukan kecepatan kritis untuk (a) minyak bakar menengah
pada 15,6
pada 15,6
00C yang mengalir melalui sebuah pipa 152,4 mm dan
C yang mengalir melalui sebuah pipa 152,4 mm dan
(b) air pada 15,6
(b) air pada 15,6
00C yang mengalir dalam pipa 152,4 mm itu.
C yang mengalir dalam pipa 152,4 mm itu.
26.
26.
Tentukan jenis aliran yang terjadi dalam sebuah pipa 305 mm bila
Tentukan jenis aliran yang terjadi dalam sebuah pipa 305 mm bila
(a) air 15,6
(a) air 15,6
00C mengalir pada suatu kecepatan sebesar 1067 m/det
C mengalir pada suatu kecepatan sebesar 1067 m/det
dan (b) minyak bakar berat pada 15,6
dan (b) minyak bakar berat pada 15,6
00C yang mengalir pada
C yang mengalir pada
kecepatan yang sama.
kecepatan yang sama.
27.
27.
Untuk syarat-syarat aliran laminer, berapakah ukuran pipa yang
Untuk syarat-syarat aliran laminer, berapakah ukuran pipa yang
akan mengalirkan 5,67x10
akan mengalirkan 5,67x10
-3 -3m
m
33/det minyak bakar menengah pada
/det minyak bakar menengah pada
4,4
4,4
00C? (
C? (
=6,08x10
=6,08x10
-6-6m
m
22/det)
/det)
28.
28.
Tentukan sifat distribusi tegangan geser pada suatu irisan
Tentukan sifat distribusi tegangan geser pada suatu irisan
penampang dalam sebuah pipa bundar, mendatar di bawah
penampang dalam sebuah pipa bundar, mendatar di bawah
syarat-syarat aliran mantap.
syarat-syarat aliran mantap.
29.
29.
Kembangkan pernyataan untuk tegangan geser pada suatu
Kembangkan pernyataan untuk tegangan geser pada suatu
dinding pipa?
dinding pipa?
30.
30.
Untuk aliran laminer, mantap (a) bagaimanakah hubungan yang
Untuk aliran laminer, mantap (a) bagaimanakah hubungan yang
ada antara kecepatan di suatu titik dalam irisan penampang dan
ada antara kecepatan di suatu titik dalam irisan penampang dan
kecepatan ditengah pipa tersebut, dan (b) bagaimanakah
kecepatan ditengah pipa tersebut, dan (b) bagaimanakah
persamaan untuk distribusi kecepatannya.
31.
31.
Kembangkan pernyataan untuk penurunan head dalam sebuah Kembangkan pernyataan untuk penurunan head dalam sebuah pipa untuk aliran laminer, mantap dari suatu fluida takpipa untuk aliran laminer, mantap dari suatu fluida tak
kompresibel.
kompresibel.
32.
32.
Tentukan (a) tegangan geser di dinding-dinding sebuah pipa Tentukan (a) tegangan geser di dinding-dinding sebuah pipa bergaris tengah 305 mm bila air yang mengalir menyebabkanbergaris tengah 305 mm bila air yang mengalir menyebabkan
suatu head turun terukur sebesar 15 m dalam 300m panjang
suatu head turun terukur sebesar 15 m dalam 300m panjang
pipa, (b) tegangan geser 51 mm dari garis tengah-tengah pipa,
pipa, (b) tegangan geser 51 mm dari garis tengah-tengah pipa,
(c ) kecepatan gesernya, (d) kecepatan rata-ratanya untuk
(c ) kecepatan gesernya, (d) kecepatan rata-ratanya untuk
suatu harga
suatu harga ƒ ƒ sebesar 0,050, (e) perbandingan sebesar 0,050, (e) perbandingan //**??
33.
33.
Jika dalam soal 32 airnya mengalir melalui sebuah saluran segi Jika dalam soal 32 airnya mengalir melalui sebuah saluran segi empat 915 mm x 1219 mm yang panjangnya sama, dengan headempat 915 mm x 1219 mm yang panjangnya sama, dengan head
turun yang sama, berapakah tegangan geser antar air dan
turun yang sama, berapakah tegangan geser antar air dan
dinding pipa tersebut?
dinding pipa tersebut?
34.
34.
Minyak pelumas menengah rapat relatif 0,86, dipompa melalui Minyak pelumas menengah rapat relatif 0,86, dipompa melalui 304,8 m dari pipa mendatar 51 mm pada laju 1,23x10304,8 m dari pipa mendatar 51 mm pada laju 1,23x10-3 -3 mm33/det. /det.
Jika penurunan tekanannya 207 kPa, Berapakah kekentalan Jika penurunan tekanannya 207 kPa, Berapakah kekentalan mutlak minyak tersebut.
mutlak minyak tersebut.
35.
35.
Minyak dengan kekentalan mutlak 0,1 Pa det dan rapat relatif Minyak dengan kekentalan mutlak 0,1 Pa det dan rapat relatif 0,85 mengalir melalui 3048 m dari pipa besi tuang 305 mm pada0,85 mengalir melalui 3048 m dari pipa besi tuang 305 mm pada
laju sebesar 44,4x10
laju sebesar 44,4x10-3-3 m m33/det. Berapakah head turun dalam /det. Berapakah head turun dalam
pipa itu?
36.
36.
Minyak bakar berat mengalir dari A ke B melalui 104,4 m pipa Minyak bakar berat mengalir dari A ke B melalui 104,4 m pipa baja mendatar 153 mm. Tekanan di A adalah 1,069 MPa dan di Bbaja mendatar 153 mm. Tekanan di A adalah 1,069 MPa dan di B
adalah 34,48 kPa. Kekentalan kinematiknya 412,5x10
adalah 34,48 kPa. Kekentalan kinematiknya 412,5x10-6-6mm22/det /det
dan rapat relatifnya 0,918. Berapakah alirannya dalam m
dan rapat relatifnya 0,918. Berapakah alirannya dalam m33/det?/det?
37.
37.
Berapakah ukuran pipa yang harus dipasang untuk mengalirkan Berapakah ukuran pipa yang harus dipasang untuk mengalirkan 0,0222 m0,0222 m33/det minyak bakar berat pada 15,6/det minyak bakar berat pada 15,600C jika head turun C jika head turun
yang ada dalam 1000 m panjang dari pipa mendatarnya sebesar
yang ada dalam 1000 m panjang dari pipa mendatarnya sebesar
22,0 m?
22,0 m?
38.
38.
Tentukan head turun di 350 m dari pipa besi tuang baru bergaris Tentukan head turun di 350 m dari pipa besi tuang baru bergaris tengah sebelah dalam 305 mm tanpa selubung, bila (a) air padatengah sebelah dalam 305 mm tanpa selubung, bila (a) air pada
15,6
15,600C mengalir pada 1525 mm/det, dan (b) minyak bakar C mengalir pada 1525 mm/det, dan (b) minyak bakar
menengah pada 15,6
menengah pada 15,600C mengalir pada kecepatan yang sama?C mengalir pada kecepatan yang sama?
39.
39.
Titik A dan titik B terpisah 1224 m disepanjang sebuah pipa baja Titik A dan titik B terpisah 1224 m disepanjang sebuah pipa baja baru bergaris tengah sebelah dalam 153 mm. Titik B lebih tinggi baru bergaris tengah sebelah dalam 153 mm. Titik B lebih tinggi 15,39 m dari A dan tekanan di A dan B masing-masing 848 kPa 15,39 m dari A dan tekanan di A dan B masing-masing 848 kPa dan 335 kPa. Berapakah banyak minyak bakar menengah pada dan 335 kPa. Berapakah banyak minyak bakar menengah pada 21,121,100C akan mengalir dari A ke B (C akan mengalir dari A ke B ( =0,061 mm) =0,061 mm)
40.
40.
Berapakah laju aliran udara pada 20Berapakah laju aliran udara pada 2000C, yang akan dialirkan oleh C, yang akan dialirkan olehsebuah pipa baja baru mendatar bergaris tengah sebelah dalam
sebuah pipa baja baru mendatar bergaris tengah sebelah dalam
51 mm, pada tekanan mutlak 3 bar dan dengan penurunan 3395
51 mm, pada tekanan mutlak 3 bar dan dengan penurunan 3395
Pa dalam 100 m panjang pipa. Gunakan