LAJU ALIRAN MASSA DAN DEBIT ALIRAN (Ditujukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Mesin Fluida)

Transkripsi

1 LAJU ALIRAN MASSA DAN DEBIT ALIRAN (Ditujukan Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Mesin Fluida) Oleh: Tan Ali Al Ayubi NRP Dosen Pengampu: Ede Mehta Wardhana, ST., MT. TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2017

2 A. FLUIDA Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir yang berbentu cair ataupun gas. Aliran fluida dapat di klasifikasikan menjadi 3 jenis, yaitu aliran laminar, aliran turbulen, dan aliran transisi. 1. Aliran laminar Aliran laminar adalah aliran fluida yang bergerak secara konstan (lancar) dan searah. Dalam aliran ini viscositas berfungsi untuk meredam kecenderungan terjadinya gerakan relative antara lapisan. 2. Aliran turbulen Aliran turbulen adalah aliran fluida yang dalam pergerakannya tidak konstan atau tidak menentu karena mengalami perampuran serta putaran partikel antar lapisan. 3. Aliran transisi Aliran transisi adalah peralihan aliran fluida dari aliran laminar ke turbulen. Alat yang di gunakan untuk memindahkan fluida dari tempat yang satu ke tempat yang lainnya adalah pompa. Klasifikasi pompa secara umum dapat di klasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu pompa kerja positif (positive displacement pump) dan pompa kerja dinamis (non displacement pump). Dalam menentukan jenis dan kapasitas pompa maka harus di ketahui terlebih dahulu spesifikasi fluidanya, kemudian baru dilakukan analisa perhitungan untuk memilih pompa tersebut. Salah satu dasar dalam memilih pompa adalah dengan menghitung laju aliran massa dan debit alirannya.

3 B. MASS FLOW RATE (LAJU ALIRAN MASSA) Mass flow rate atau laju aliran massa adalah massa suatu fluida yang mengalir per satuan waktu. Mass flow rate juga disebut fluks massa atau arus massa dimana dalam satuan internasional (SI) satuannya adalah kilogram per detik (kg/s) dan symbol yang digunakan adalah ( ṁ ). Menghitung laju aliran massa bertujuan untuk mengetahui massa suatu aliran yang mengalir tiap detiknya yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran, jenis aliran, dan besar kecilnya penampang yang di aliri oleh fluida tersebut. Untuk menghitung laju aliran massa dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: ṁ = ρ. v. A Dimana : ṁ = Laju aliran massa (kg/s) ρ = Massa jenis (kg/m 3 ) v = Kecepatan aliran (m/s) A = Luas penampang (m 2 ) Macam-macam fluida dan massa jenisnya: Zat cair Massa Jenis (kg/m 3 ) Zat gas Massa Jenis (kg/m 3 ) Air ( 4 C) 1000 Udara 1,293 Air laut 1025 Hellium 0,179 Darah 1060 Hidrogen 0,089 Bensin 680 Uap Air (100 C) 0,6 Tabel 1. Macam-macam massa jenis fluida

4 C. VOLUMETRIC FLOW RATE (DEBIT ALIRAN) Volumetric flow rate atau Debit aliran adalah volume aliran yang mengalir per satuan waktu. Dalam satuan internasional (SI) volumetric flow rate memiliki satuan meter per detik (m/s). Menghitung debit aliran bertujuan untuk mengetahui jumlah aliran yang mengalir pada suatu bidang, dan seberapa cepat fluida tersebut mengalir tiap detiknya. Debit aliran dipengaruhi oleh besar kecilnya penampang yang di aliri dan juga kecepatan aliran tersebut. Untuk menghitung laju aliran volumetric (debit aliran) dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut: Q = A. v Dimana : Q = Debit aliran (m 3 /s) A = Luas penampang (m 2 ) V = kecepatan aliran (m/s) D. HUBUNGAN LAJU ALIRAN MASSA DAN DEBIT ALIRAN Laju aliran massa dan debit aliran memiliki persamaan yaitu sama-sama dipengaruhi oleh luas bidang yang di aliri dan kecepatan aliran tersebut, hanya saja pada laju aliran massa di pengaruhi oleh massa jenis aliran yang mengalir pada penampang tersebut sedangkan debit aliran tidak dipengaruhi oleh massa jenis aliran tersebut.

5 Persamaan kontinuitas aliran fluida: Dalam satuan internasional (SI) laju aliran massa atau mass flow rate memiliki satuan kilogram per detik (kg/s), sedangkan satuan untuk debit aliran atau volumetric mass flow rate adalah meter kubik per detik (m 3 /s). Satuan ini dihasilkan dari penurunan antara massa jenis (kg/m 3 ), kecepatan aliran (m/s), dan luas penampang (m 2 ) tersebut. Berikut penurunan tersebut menurut satuan tiap bagiannya: Laju aliran massa (mass flow rate) ṁ = ρ. v. A kg/s = kg/m 3. m/s. m 2 kg/s = kg/m 3. m/s. m 2 kg/s = kg/s Debit aliran (Voluetric flow rate) Q = v. A m 3 /s = m/s. m 2 m 3 /s = m 3 /s Luas penampang (A) dalam rumus atau formula adalah luas penampang yang tidak berubah-ubah, atau luas penampang yang konstan, seperti pipa, dll. Maka persamaan laju aliran massa dan debit aliran jika Q = v. A adalah : ṁ = ρ. Q Dalam pengaplikasiaanya di kehidupan sehari-hari, khususnya pada sistem perpipaan di kapal, laju aliran massa dan debit aliran digunakan sebagai salah satu dasar dalam menentukan klasifikasi pompa serta pipa yang akan digunakan, sehingga aliran yang di hasilkan bisa memenuhi berbagai kebutuhan yang ada di kapal secara efektif.

6 DAFTAR PUSTAKA Chandrasa Soekardi, 2015, Termodinamika Dasar Mesin Konversi Energi, Yogyakarta: ANDI. M. Potter, D.C., 2008, Fluid Mechanics, McGraw Hill (USA) Wibi Hardani, 2005, Mekanika Fluida, Jakarta: Erlangga