Bahan Kuliah PP_Ch-6 (Faktor Friksi)

7/21/2019 Bahan Kuliah PP_Ch-6 (Faktor Friksi)

http://slidepdf.com/reader/full/bahan-kuliah-ppch-6-faktor-friksi 1/27

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: http://www.researchgate.net/publication/283494650

Bahan Kuliah PP_Chapter 6 (faktor friksi)

CHAPTER · NOVEMBER 2015

READS

52

1 AUTHOR:

Abu Abdillah Slamet

University of Indonesia

38 PUBLICATIONS 133 CITATIONS

SEE PROFILE

Available from: Abu Abdillah Slamet

Retrieved on: 15 December 2015

http://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_1

http://www.researchgate.net/profile/Abu_Slamet?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_7

http://www.researchgate.net/institution/University_of_Indonesia?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_6



http://www.researchgate.net/?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_1

http://www.researchgate.net/publication/283494650_Bahan_Kuliah_PP_Chapter_6_faktor_friksi?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_3

http://www.researchgate.net/publication/283494650_Bahan_Kuliah_PP_Chapter_6_faktor_friksi?enrichId=rgreq-f27e69c3-778c-4bba-94be-eb20b5ca9c83&enrichSource=Y292ZXJQYWdlOzI4MzQ5NDY1MDtBUzoyOTIyNTAxNzQxNDg2MDhAMTQ0NjY4OTI3OTMxNA%3D%3D&el=1_x_2



Aliran Fluida

Grafik/korelasiUntuk memprediksi kelakuan sistem

aliran untuk geometri tertentu

Aliran dlm “channel”

-pipa

-saluran air

-dll

Aliran sekeliling obyek

-gerakan udara sekitar sayap pesawat

-gerakan fluida di sekeliling partikel saat

sedimentasi, dll

h pvsQv // ""/ forcedrag vsQv

Ch 6 PERPINDAHAN ANTAR FASA SISTEM ISOTERMAL



friksi faktor f

volumetik karakteriskinetik energi K

surfacewetted tik karakterisluas A

f K A F

gesek gayabergerak yang fluidaolehdiberikan yang gaya F

diam fluidaolehdiberikan yang gaya F F F F

k

k

sk s

/

16.......................................................................

Faktor friksi

L

v

2

21

2

v K

RL A

v

22

1

2

v K

R A

A

(konstanta proporsional)



2

2

0 0

2

0

2 1/ 2 . ................................................ 6 2

&

............................................................ 6

k

k

k L L

k L

F RL v f

F tak bisa diukur yang diukur adalah P Elevasi

F p p g h h R

F P P R

1

0

2

3

. 6.2 & 6.3 , :

1 / 4 ............................................... 6 41/ 2

L

Dari pers diperoleh

P P L f

D v

f fanning friction factor

Aliran dalam pipa (conduit)



2 212

: ( )

( ).

:

. .......................................k

A luas yg diperoleh dari proyeksi objek benda padatnya

ke suatu bidang yang tegak lurus dengan arah kecepatan aliran v

v

A

Untuk aliran di sekitar Bola dengan radius R

F R v f

3 34 43 3

........................... 6 5

: " "( )

/ .

. . . .................................................... 6 6k s

v kecepatan pendekatan approach velocity dari fluida

pada jarak yg cukup jauh dari objek padatan

F R g R g

Aliran sekeliling objek

2

6.5 & 6.6 :

4 ......................................................... 6 7

3

/

:

s

s

D

Dari persamaan diperoleh

g D f

v

densitas fluida

densitas objek padatan

f sering diseburt juga C drag coefficient



2

0 0

. bil. tak berdimensi

0&

( laminer & turbulen) :

. . .................

o L

L

z k

r R

Tujuan mencari hub antara f dengan

P P

D

Z Z Luntuk aliran stedi dg konstan gaya fluida pada

permukaan dalam pipa untuk adalah

v F R d dz

r

.......(6 8)

Faktor friksi aliran dalam pipa

2

0 0

212

.(6 8) .(6 2), :

. .

...........................(6 9)

2

L

z

r R

Substitusi pers ke pers diperoleh

v R d dz

r f

RL v



D

L

D L

r

z

z z

f intergrasihasil

dz d r

v

L

D f

menjadi persmaka

D z z Dv Re

v

p p p Dr r

vvv

berdimensitak variabel dlmditulisdpt Pers

Re,

106........................Re

1..

1

:96.

;;;;

:)96(.

*

/

0

2

0*

*

*

2

0***

21*

1126.

)126....(..........(Re):116.

)106(.

0""

116..................................................Re,

*

**

*

D L

untuk berlaku juga Pers

f f menjadi pers

D L pers pd z thd integrasimaka

z f r v z pd developed fullyisv profil Jika

f f

z

D L



)(22.6.10Re*

146................................10Re10.1,2Re

0791,0*

136.................................2100ReRe

16

:*

5

53

4/1

Bird Fig lihat Untuk

f

Blasius FormulaTURBULEN Aliran

f

Poiseuille Hagen Formula LAMINER Aliran

Re

f Re

16 f

Turbulen

(k/D)1

(k/D)2

(k/D)3

k : tinggi ‘protuberance’

pada permukaan pipa

k/D: relative roughness

(faktor kekasaran pipa)

turbulenuntuk

perimeter wetted

sectioncross

Z

S R

Rvdg

Fig nmenggunakadpt circular bukantabungnya Jika

h

h

h 156.........&

4.Re:

22.6.""*

910

7.3

/

Re

9.6

log6.3

110

Dk

f

4x104 < Re < 108

0 < k/D < 0.05

2

21

0

v L R f Lh

Pers. Fanning



Figure 6.2-2. Friction factor for tube flow

(Sumber: Bird, 2005)



Nilai kekasaran (k) berbagai bahan



cmmmHg

cmcmdyne

f D

Q

D f v

D L

p pers Dari

f x D

Q Dv Jawab

L p Ditanya

halus pipacm Dcc gr

cm gr xcpt Q Diket

pipadlmmengalir yang Q sebesar

fluidanmengalirkauntuk diperlukan yang pn Perhitunga

Fig

/071,0

//95

.4

.4

..4

46.

0063,01024,24

Re:

?:

3/935,0

det./1095,195,1det/1,1:

.

2

2

221

2

21

22.64

2

Contoh 1. Cari p, flow rate diketahui



det.1093,603,1

/3,62

100

665,0981,7

det.1039,1

144.det.

.17,323:

/.103,2/.00,3

"981.7,100068

4

3

2

4

2

2

220

4

0

ft

bm xcp

ft bm

ft L

ft in D

ft

bm x

ft

in

bf

ft bm x

in

bf p p p Diket

jambmrate flow Hitung x Dk psi p pd

IDhorisontal ft L pipalewat mengalir F pada Air

L

Contoh 2. Cari flow rate, p diketahui



176...............................4/.Re.4

Re

.

Re,Re.

166.Re..

ReReRe22.6Re

166.............................................2

.Re

46............................................2/1

4/1

:

2

0

2

Dvwatau Dw

dihitung dapat walir lajudanvdiperoleh setelahd

alangkah padadibuat yang grafik

pada sesuai yang bacablangkahdihitunganhasil f dg c

persdg f hitung diketahui yang soal pd datadatadg b

vs f grafikkan f hitung Fig daribaca f

a

I Metode

L

D p p D f

v p p

L D f

Jawab

L

Lo



Solusi soal 6.2-2 (Bird)

y = 0.0545x + 3000.4

R2 = 1

1.E-03

1.E-02

1.E-01

1.E+00

1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07

Re

f

1.E+03

1.E+04

1.E+05

1.E+06

R e ( f ^ 0 . 5

)

f vs Re

Re(f^0.5)

Jawaban : Re = 2,44 x 105 w = 3,18 x 105

1,63x104

2,44x105



grsolehdilalui persdi

f f

pers Dari

x f

ada yang data pers Dari

vs f plot

pd slopdg lurus grs f f

Fig D

k f f

persdg simultan grafik secaraan Penyelesai

II Metode

196.10.63,1Re0,110.63,1Re01,0

206

206.........................................................1063,1Re

:&166.

196.........Reloglog

2.Re

Re

186......................22.6.Re,

:2.

4

5

4

2

2



k/D = 0,00023

Re

f

0.01

1.0

0.1

1.63x014 2.4x0151.63x015

• Dari Gb sebelah diperoleh:Re = 2,4x105

• Maka dg pers.(6-17) dpt

dihitung flow rate (w) :

• w = (/4).D.Re.= 3,12 x 105 lbm/jam



Soal ujian Tahun 2010

Limbah cair dari suatu industri kimia (:1,5 g/cm3, :1,3x10-2

poises) akan dipindahkan dari Unit Pengolah Limbah menuju

sungai yg berjarak 3 km, melalui sebuah pipa dg ID 16 inc.

Jika pompa yg digunakan dpt menghasilkan gradient tekanan

(P/L) sebesar 3 psi/ft, jawablah pertanyaan-pertanyaan sbb:1). Apa jenis aliran dalam pipa tersebut ?

2). Hitung debit limbah cair yg mengalir dlm pipa tsb.

3). Jika limbah cair tsb dipindahkan melalui sebuah selokan

persegi terbuka dg luas penampang yg mirip dg pipa (lebar

20 inc, kedalaman10 inc), hitung debit limbah cair yg

mengalir melalui selokan tsb.

4). Bandingkan jawaban (2) &(3), berikan analisis secukupnya



Bird Fig lihat

boladiameter D

Dv

f f pipadialiran

pd penjabarandg Analog

p

p

13.6

..Re

216.......................Re

..

Faktor friksi aliran sekitar bola

v

246.................10.2Re500;44,0

:'*

236.................500Re2;Re

5,18

:*

226.........................1,0Re;Re

24

.*

5

5/3

f

regionlaw s Newton

f

regionte Intermedia

f

Stokeshk region flowCreeping

6000Re;5407.0Re

242

f Pers. dari Edisi 2

Pelajari Example 6.3-1



Figure 6.3-1. Friction factor for spheres moving in fluid




Lumpur Lapindo Brantas yang memiliki densitas

dan viskositas masing-masing 2.5 g/cc dan 5 cp

akan dipindahkan dari Porong-Sidoarjo (sumber

lumpur) menuju 2 buah Sungai (A dan B) melalui

serangkaian perpipaan bercabang.

Ternyata aliran di Sungai A tidak lancar sehinggapraktis lumpur tersebut (campuran partikel tanah

dengan air) dapat dianggap tidak mengalir.

Akibatnya dalam waktu 3 jam partikel lumpur

tersebut telah mengendap di dasar Sungai A yangkedalaman airnya 5 m.

Jika partikel lumpur tersebut diasumsikan

berbentuk bola dengan densitas 5 g/cc, berapa

ukuran diameter partikel lumpur tersebut ?

Soal Ujian Tahun 2007




• Nanofluida adalah campuran antara suatu fluida cair dengan

nanopartikel tertentu (partikel padatan dengan ukuran < 100 nm).• Hasil riset terkini di DTK menunjukkan bahwa nanofluida yang

disintesis dari air ( = 1000 kg/m3 dan = 10-3 kg.m-1.det-1 ) dan

nanopartikel TiO2 (densitas = 3,8 g/cm3) akan mengendap dengan

waktu pengendapan yang berbeda-beda, tergantung metode

sintesisnya.• Jika nanofluida tersebut dibuat (dalam beakerglass setinggi 10

cm) dengan metode pengadukan mekanik, baru sekitar 2 jam

sudah terjadi pengendapan partikel TiO2.

•Namun jika pengadukan dilakukan secara ultrasonic (yang dapatmemecah agregat partikel) partikel TiO2 tersebut dapat bertahan

tanpa mengendap hingga sekitar 5 hari.

• Dengan didukung oleh perhitungan seperlunya, buatlah analisis

terhadap hasil riset tersebut




• Letusan gunung Merapi di Sleman Yogyakarta yg terjadi

beberapa hari lalu mengakibatkan adanya hujan abu

disekitar lokasi, dg ketinggian mencapai sekitar 500 m.

• Diketahui densitas dan viskositas udara masing-masing

1,265 kg/m3 dan 1,983x10-5 kg/(m.s). Jika partikulat abu

tersebut diasumsikan berbentuk bola dengan diameterpartikel rata-rata 0,1 mm dan densitas 50 kg/m3,

1. Hitunglah dalam waktu berapa lama (jam) kira-kira

hujan abu tsb akan betul-betul selesai?

2. Jika ternyata hujan abu tersebut baru betul-betulberakhir setelah 24 jam, berapa kira-kira ukuran

partikel debu yang terkecil ?

3. Tuliskan beberapa asumsi lain yang anda gunakan

dalam perhitungan di atas.



266......8

/

256...................................................4.

:;.

2

0

0

2

021

0

L

Rv pipadalamlaminer aliranUntuk

isiankolombed panjang L

l superficiakecepatanv

partikel diameter D

f D

L

v

diperoleh pipadlm fluidaalirandg Analog

L

p

p

L

P P

P P

Faktor friksi pada kolom isian (packed column)

286.............................

./

./.

276.......................................................2

2662

0

abed vol surfacewetted

bed vol void vol

surfacewetted total

flow for availablevolum

perimeter wetted

sectioncross R

L

R

v

persdg analog isiankolomdalam fluidaaliranUntuk

h

h L

P P



particlevol surface particletotal surface specifica

vv

a D

aa

v

v p

v

./

316.........................................................

)306......(................................................../6

)296......(..................................................)1(

0

326..............................1

.362

.

:266.,..

2

32

00

p L D L

v

menjadi persmakaatasdi pers pers Dari

P P

laminer Dv

untuk valid Pers

KOZENY BLAKE pers

D L

v

menjadi persdg digantiharus

pers pd angkadiperoleheksperimenhasil Dari

p

p L

101.

Re

5,0:336.

.

336.................................1

.150

.

:326.6/25

326.2

10

2

32

00

P P



356.........1..15,3

:.,

346...................../.

751

:)336(

3

202

10

0

3

2

v D L

sbb Plummer Burke persdiperolehturbulenaliranUntuk

G D f

diperoleh pers Dari

p

L

p

P P

10001

.

Re:356.

)366(........................................1

875,0:

1

3

o p G D

untuk berlaku Pers

f dan

Bila pers laminer (pers. 6-33) dan turbulen (pers. 6-35) digabung,

Maka menjadi pers. ERGUN sbb:



386.........75,1/

)1(

1501

:

376.........)1(.75,1)1(.150

3

2

0

3

2

3

2

20

o p

p

o

L

p

o

p

o L

G D L

D

G

sbbberdimensitak kelompok bentuk dalamatau

Dv

Dv

L

P P

P P

PR/KUIS:

Problem-problem: 6A.2, 6A.3, 6A.4, 6A.5, dan 6A.6

(Bird edisi 2)



Figure 6.4-2. Ergun Equation for flow in packed beds


Bahan Kuliah PP_Ch-6 (Faktor Friksi)

Documents

Transcript of Bahan Kuliah PP_Ch-6 (Faktor Friksi)