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'




&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'




al!hal "an# diperhatikan :Faktor ,eometrik : -iameter Pipa dan

Kekasaran Permukaan Pipa'

Sifat Mekanis : Aliran .aminar$ Aliran Transisi$

dan Aliran Turbulen'




Aliran .aminar

Aliran Transisi

Aliran Turbulen

/ilan#an/ilan#an

*0O.-S*0O.-S

µ

ρ DV

=Re




Arti fisis /ilan#an *0O.-S :

Menun1ukkan kepentin#an *elatif antara

FK I*SIA dan FK &ISKOS dalam

,*AKA F.+I-A'




Parameter "an# berpen#aruh dalamaliran :

-iameter Pipa (-)

Kecepatan (&)

&iskositas Fluida (2)

Masa %enis Fluida (ρ)

.a1u Aliran Massa (ṁ)



Persamaan -alam Aliran Fluida

Prinsip Kekekalan MassaPersamaanPersamaan

KOTI+ITASKOTI+ITAS

AV Q =




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




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'




Solusi :

2

222

2

1122211

21

1

111

1

111

Re

ReRe

υ

υ

υ

DV

A

AV V AV AV

QQ

DV

DV

=

=⇒==

=⇒=




Persamaan!Persamaan -asar :

Persamaan Kontinuitas (k' Kekekalan

Massa)

Persamaan ,erak9Momentum (k' eton II)

Persamaan ner#i (k' Termodinamika)

Persamaan /ernaulli




ukum Kekekalan Massa :

.a1u aliran massa neto didalam elemen

adalah sama den#an la1u perubahan massatiap satuan aktu'




Massa yang masuk melalui titik 1 = V1 . 1 . dA1

Massa yang masuk melalui titik 2 = V2 . 2 . dA2




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




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 :




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.




ntuk menentukan besarnya ke#epatan perubahan

momentum di dalam aliran !luida+ dipandang tabung

aliran dengan luas permukaan dA seperti pada gambar

berikut :




(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 ++=




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 ++=




Persamaan ner#i (+.*) :

nsur !luida yang bergerak sepan%ang garis aliran

dA




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.




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




Aliran pada ,o3el :




;ekanan ?idrostatis :



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'



Aliran -alam Pipa



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-



Aliran -alam Pipa

PERSAMAAN UMUM

.turbulen 7 3';<8 - *e39=

atau

.turbulen 7 36-



Aliran -alam Pipa

Aliran .aminar

Aliran Transisi

Aliran Turbulen

*0O.-

+M/*

POLA ALIRAN



Aliran -alam Pipa

>perimental *0O.-



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



Aliran -alam Pipa

PERSAMAAN UMUM

ν µ

ρ DV DV .Reatau

..Re ==

aa

ba

-

-h 7 a

-h 7 4ab9(a b)



Aliran -alam Pipa

Diagram MOODY



ompany

<O9O

8. Aliran Viskos Dalam Pipa

Documents

Transcript of 8. Aliran Viskos Dalam Pipa