Masalah aliran fluida dalam PIPA : Sistem Terbuka (Open channel) Sistem Tertutup Sistem Seri Sistem Parlel

Transkripsi

1 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, Masa Jenis dan Viskositas.

2 Konsep Aliran Fluida Viskositas suatu fluida bergantung pada harga TEKANAN dan TEMPERATUR. Untuk fluida cair, tekanan dapat diabaikan. Viskositas cairan akan turun dengan cepat bila temperaturnya dinaikkan.

3 Konsep Aliran Fluida Hal-hal yang diperhatikan : Faktor Geometrik : Diameter Pipa dan Kekasaran Permukaan Pipa. Sifat Mekanis : Aliran Laminar, Aliran Transisi, dan Aliran Turbulen.

4 Konsep Aliran Fluida Aliran Laminar Aliran Transisi Aliran Turbulen Bilangan REYNOLDS Re = DV ρ µ

5 Konsep Aliran Fluida Arti fisis Bilangan REYNOLDS : Menunjukkan kepentingan Relatif antara EFEK INERSIA dan EFEK VISKOS dalam GERAKAN FLUIDA.

6 Konsep Aliran Fluida

7 Konsep Aliran Fluida Parameter yang berpengaruh dalam aliran : Diameter Pipa (D) Kecepatan (V) Viskositas Fluida (µ) Masa Jenis Fluida (ρ) Laju Aliran Massa (ṁ)

8 Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Kekekalan Massa Persamaan KONTINUITAS Q = AV

9 Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Energi Kinetik Suatu dasar untuk penurunan persamaan Seperti :. Persamaan Energi Persamaan BERNAULI. Persamaan Energi Kinetik HEAD KECEPATAN

10 Persamaan Dalam Aliran Fluida Prinsip Momentum Menentukan gaya-gaya Dinamik Fluida Banyak dipergunakan pada perencanaan : POMPA, TURBIN, PESAWAT TERBANG, ROKET, BALING- BALING, KAPAL, BANGUNAN, dll

11 Persamaan Dalam Aliran Fluida Contoh : Jika pada kondisi Re sebesar 00, fluida yang mengalir adalah MINYAK. Tentukan Re pada kondisi, bila diketahui D = 5 mm dan D = 5 mm.

12 Persamaan Dalam Aliran Fluida Solusi : Re Re Re υ υ υ D V A A V V A V A V Q Q D V D V = = = = = =

13 Persamaan Dalam Aliran Fluida Contoh : 500 mm 000 mm 80 mm Sebuah system pemanas udara dengan menggunakan matahari, udara dingin masuk kedalam pemanas melalui saluran rectangular dengan ukuran 300 mm x 50 mm, kemudian pada sisi keluarnya dengan menggunakan pipa berdiameter 50 mm. Rapat massa udara pada sisi masuk.7 kg/m 3 dan pada sisi keluarnya. kg/m 3. Jika kecepatan aliran udara pada sisi masuk pemanas sebesar 0. m/s, Hitung: Laju aliran massa udara dan kecepatan udara pada sisi keluar.

14 Persamaan Dalam Aliran Fluida Solusi : Diketahui : Fluida = Udara A = 0.3 x 0.5 = m A = π/4 x (0.5 m) = m (sisi masuk) (sisi keluar) ρ =.7 kg/m 3 ρ =. kg/m 3 V = 0. m/s ṁ = ρ x A x V =.7 kg/m 3 x m x 0. m/s = 5.7 x 0-3 kg/s

15 Persamaan Dalam Aliran Fluida Solusi : Dengan persamaan KONTINUITAS : ρ x A x V = ρ x A x V 5.7 x 0-3 kg/s =. kg/m 3 x m x V V = 0.09 m/s Sehingga : ṁ =. kg/m 3 x m x 0.09 m/s = 5.30 x 0-3 kg/s

16 Aliran Zat cair riil Soal : Air mengalir melalui pipa berdiameter 50mm dan kecepatan 5,5 m/d. Kekentalan kinematik air adalah,3x0-6 m /d. Selidiki tipe aliran. Solusi: Soal : Pipa berdiameter 4 cm mengalirkan air pada 0 0 C. Hitung debit aliran maksimum di mana aliran adalah laminer. Kekentalan kinematik air pada temperatur tersebut adalah x0-6 m /d. Solusi: Soal 3 : Minyak dengan kekentalan kinematik,67x0-4 m /d dan rapat relatif 0,9 mengalir melalui pipa berdiameter,5 cm dan panjang 50 m. Debit aliran adalah 3l/d. Selidiki tipe aliran dan hitung kehilangan tenaga sepanjang pipa. Solusi:

17 Soal 4 : Minyak dengan rapat massa ρ =900kg/m 3 dan kekentalan kinematik ν=0,000 m /d mengalir melalui pipa dari titik A ke titik B sepanjang 0 m, diameter 6 cm dan posisinya miring dengan kemiringan Tekanan di titik a dan B, dengan titik A di bawah, adalah 350kPa (N/m ) dan 50 kpa. Engan menganggap aliran adalah laminer, (a) Selidiki apakah aliran mengalir ke atas atau ke bawah, (b) kehilangan tenaga pada pengaliran antara titik A dan B, (c) angka Renolds, (d) benarkah amggapan bahwa aliran adalah laminer?. Solusi: Soal 5 : Fluida mengalir melalui pipa berdiameter 8cm dan debit aliran 0,7 l/d. Tentukan apakah aliran adalah laminer atau turbulen apabiula fluida tersebut adalah (a) air (ν=,3x0-6 m /d); (b) bensin (ν= 4,06x0-7 m /d) dan ( c) glycerin (ν=,8x0-3 m /d). Solusi: Soal 6: Zat cair mengalir melalui pipa berdiameter 0 mm dan pada angka Renolds 800. kehilangan tenaga adalah 30 m tiap 00 m panjang pipa. Hitung debit aliran.

18 Soal 7 : Minyak dipompa melalui pipa sepanjang 4000m dan diameter 30 cm 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 kekentalan kinematik,x0-4 m /d. Hitung tekanan di titik A. Soal 8: Minyak dengan kekentalan kinematik,x0-4 m /d dan rapat relatif S=0,9 mengalir melalui pipa horisontal berdiameter,5 cm. Apabila penurunan tekanan tiap meter panjang pipa adalah 0, kgf/cm, tentukan debit aliran. Soal 9: Pipa sepanjang 600 m dan diameter 5 cm mengalirkan minyak dengan kecepatan 50 cm/d. Apabila kekentalan kinematik minyak adalah ν=9cm /d, hitung kehilangan tenaga karena gesekan. Soal 0 Minyak dengan kekentalan ν =,x0-4 m /d mengalir melalui pipa berdiameter 0 cm dengan debit aliran 40 l/d. panjang pipa 00m. Hitung kehilangan tenaga.. Hitung pula kecepatan maksimum dan kecepatan pada jarak 5 cm dari dinding apabila (a) pipa datar dan (b) pipa miring (menurun ke kanan) dengan kemiringan :00. Rapat relatif minyak S=0,9.

19 Soal : Angka Renolds untuk aliran minyak melalui pipa berdiameter 00mm adalah Apabila kekentalan kinematik ν =0,74x0-4 m /d,, berapakah kecepatan pada sumbu pipa dan kecepatan rerata, serta kecepatan pada titik yang berjarak 0 mm dari dinding. Hitung pula kehilangan tenaga jika panjang pipa 00 m. m Solusi: Soal : Minyak dipompa melalui pipa berdiameter 5 cm dan panjang 0 km dengan debit aliran 0,0 m 3 /d. Pipa terletak miring dengan kemiringan :00. Rapat relatif minyak S=0,9 dan kekentalan kinematik ν=,x0-4 m /d. Apabila tekanan pada ujung atas adalah p=0kpa, ditanyakan tekanan di ujung bawah.