TRANSPOR POLUTAN. April 14. Pollutan Transport

dokumen-dokumen yang mirip
Transpor Polutan. Persamaan Konveksi Difusi Penyelesaian Analitik

TRANSPOR SEDIMEN SUSPENSI (SUSPENDED LOAD TRANSPORT)

FENOMENA PERPINDAHAN. LUQMAN BUCHORI, ST, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNDIP

FENOMENA PERPINDAHAN. LUQMAN BUCHORI, ST, MT JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNDIP

BED LOAD. 17-May-14. Transpor Sedimen

Klasisifikasi Aliran:

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

AWAL GERAK BUTIR SEDIMEN

PDP linear orde 2 Agus Yodi Gunawan

DEGRADASI-AGRADASI DASAR SUNGAI

Metode Elemen Batas (MEB) untuk Model Konduksi-Konveksi dalam Media Anisotropik

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

BAB 4 LOGICAL VALIDATION MELALUI PEMBANDINGAN DAN ANALISA HASIL SIMULASI

Aliran Fluida. Konsep Dasar

Edy Sriyono. Jurusan Teknik Sipil Universitas Janabadra 2013

PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA

TRANSPORT MOLEKULAR TRANSFER MOMENTUM, ENERGI DAN MASSA RYN. Hukum Newton - Viskositas RYN

Hidraulika Saluran Terbuka. Pendahuluan Djoko Luknanto Jurusan Teknik Sipil dan Lingkungan FT UGM

FENOMENA PERPINDAHAN LANJUT

Pemodelan Matematika dan Metode Numerik

BAB III PEMODELAN DENGAN METODE VOLUME HINGGA

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA

BAB 2. Landasan Teori. 2.1 Persamaan Dasar

BAB III METODOLOGI DAN PENGOLAHAN DATA

Kuliah 07 Persamaan Diferensial Ordinari Problem Kondisi Batas (PDOPKB)

2. TINJAUAN PUSTAKA. Pelapisan massa air merupakan sebuah kondisi yang menggambarkan

METODE ELEMEN BATAS UNTUK MASALAH TRANSPORT

1.1 Latar Belakang dan Identifikasi Masalah

Panas berpindah dari objek yang bersuhu lebih tinggi ke objek lain yang bersuhu lebih rendah Driving force perbedaan suhu Laju perpindahan = Driving

Macam Aliran : Berdasarkan Cara Bergerak Partikel zat cair :

BAB II TEORI ALIRAN PANAS 7 BAB II TEORI ALIRAN PANAS. benda. Panas akan mengalir dari benda yang bertemperatur tinggi ke benda yang

BAB II ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA. beberapa sifat yang dapat digunakan untuk mengetahui berbagai parameter pada

SIMULASI PROSES EVAPORASI BLACK LIQUOR DALAM FALLING FILM EVAPORATOR (FFE) DENGAN ADANYA ALIRAN UDARA DITINJAU DARI PENGARUH ARAH ALIRAN UDARA

Simulasi Model Gelombang Pasang Surut dengan Metode Beda Hingga

DINAMIKA PROSES PENGUKURAN TEMPERATUR (Siti Diyar Kholisoh)

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

BAB-5. HASIL DAN PEMBAHASAN

DAFTAR NOTASI. A : sebuah konstanta, pada Persamaan (5.1)

BAB III LANDASAN TEORI

Soal-Jawab Fisika Teori OSN 2013 Bandung, 4 September 2013

HASIL DAN PEMBAHASAN

(2) Dimana : = berat jenis ( N/m 3 ) g = percepatan gravitasi (m/dt 2 ) Rapat relatif (s) adalah perbandingan antara rapat massa suatu zat ( ) dan

Mempelajari grafik gerak partikel zat cair tanpa meninjau gaya penyebab gerak tersebut.

KINEMATIKA. Fisika. Tim Dosen Fisika 1, ganjil 2016/2017 Program Studi S1 - Teknik Telekomunikasi Fakultas Teknik Elektro - Universitas Telkom

DINAMIKA FLUIDA. nurhidayah.staff.unja.ac.id

Statistika. Analisis Data Time Series. 13-Sep-16. h2p://is5arto.staff.ugm.ac.id

BAB 2 PENGEMBANGAN MODEL MATEMATIS BERDASARKAN MEKANISME ADVEKSI DISPERSI DAN PAKET SOFTWARE QUAL2K

BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN

TEKNOLOGI AEROSOL Gerak Brown & Difusi. Prof. Heru Setyawan, Jurusan Teknik Kimia FTI - ITS

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

Hukum Newton pada Aliran Fluida Applica'on of Newton s Second Law to a Flowing Fluid. Fisika untuk Teknik Sipil 1

III PEMBAHASAN. (3.3) disubstitusikan ke dalam sistem koordinat silinder yang ditinjau pada persamaan (2.4), maka diperoleh

MEKANIKA FLUIDA DI SUSUN OLEH : ADE IRMA

PRISMA FISIKA, Vol. IV, No. 02 (2016), Hal ISSN :

BAB III HASIL DAN PEMBAHASAN. analitik dengan metode variabel terpisah. Selanjutnya penyelesaian analitik dari

TUJUAN :Mahasiswa memahami konsep ilmu fisika, penerapan besaran dan satuan, pengukuran serta mekanika fisika.

BAB V KINEMATIKA FLUIDA

BAB II PERAMBATAN GELOMBANG SEISMIK

(2) dengan adalah komponen normal dari suatu kecepatan partikel yang berhubungan langsung dengan tekanan yang diakibatkan oleh suara dengan persamaan

ANALISIS FAKTOR GESEK PADA PIPA AKRILIK DENGAN ASPEK RASIO PENAMPANG 1 (PERSEGI) DENGAN PENDEKATAN METODE EKSPERIMENTAL DAN EMPIRIS TUGAS AKHIR

SATUAN OPERASI FOOD INDUSTRY

4.2 Laminer dan Turbulent Boundary Layer pada Pelat Datar. pada aliran di leading edge karena perubahan kecepatan aliran yang tadinya uniform

BAB II DASAR TEORI. m (2.1) V. Keterangan : ρ = massa jenis, kg/m 3 m = massa, kg V = volume, m 3

Bab 5 Puntiran. Gambar 5.1. Contoh batang yang mengalami puntiran

KARAKTERISTIKA ALIRAN DAN BUTIR SEDIMEN

d b = Diameter nominal batang tulangan, kawat atau strand prategang D = Beban mati atau momen dan gaya dalam yang berhubungan dengan beban mati e = Ek

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi Fluida

BAB IV HASIL YANG DICAPAI DAN POTENSI KHUSUS

BAB II LANDASAN TEORI

Bab III Model Proses Deformasi Benang Viscoelastis Linear di Lingkungan Fluida Newton

HIDRODINAMIKA BAB I PENDAHULUAN

FLUIDA DINAMIS. 1. PERSAMAAN KONTINUITAS Q = A 1.V 1 = A 2.V 2 = konstanta

REYNOLDS NUMBER K E L O M P O K 4

PERTEMUAN VII KINEMATIKA ZAT CAIR

Distribusi Tekanan pada Fluida

PERTEMUAN 2 STATISTIKA DASAR MAT 130

Mekanika Fluida II. Karakteristik Saluran dan Hukum Dasar Hidrolika

Pemodelan Difusi Oksigen di Jaringan Tubuh dengan Konsumsi Oksigen Linier Terhadap Konsentrasi

SKRIPSI. Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi. Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik BINSAR T. PARDEDE NIM DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

Fungsi dan Grafik Diferensial dan Integral

Bab II Pemodelan. Gambar 2.1: Pembuluh Darah. (Sumber:

MAKALAH KOMPUTASI NUMERIK

I. PENDAHULUAN. dan kotoran manusia atau kotoran binatang. Semua polutan tersebut masuk. ke dalam sungai dan langsung tercampur dengan air sungai.

BAB II DASAR TEORI. 2.1 Definisi fluida

PEMODELAN PREDIKSI ALIRAN POLUTAN KALI SURABAYA

Bab 4 Perancangan dan Pembuatan Pembakar (Burner) Gasifikasi

1. (25 poin) Sebuah bola kecil bermassa m ditembakkan dari atas sebuah tembok dengan ketinggian H (jari-jari bola R jauh lebih kecil dibandingkan

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. terhadap beberapa bagian sungai. Ketika sungai melimpah, air menyebar pada

BAB VIII PERSAMAAN DIFERENSIAL PARSIAL

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 HASIL PERHITUNGAN PARAMETER PENSTOCK

BAB III PEMBAHASAN. dengan menggunakan penyelesaian analitik dan penyelesaian numerikdengan. motode beda hingga. Berikut ini penjelasan lebih lanjut.

Bab III Metodologi Penelitian

Jika resultan dari gaya-gaya yang bekerja pada sebuah benda sama dengan nol

Degradasi dan Agradasi Dasar Sungai

TINJAUAN PUSTAKA. diketahui) dengan dua atau lebih peubah bebas dinamakan persamaan. Persamaan diferensial parsial memegang peranan penting di dalam

PENGARUH LAJU ALIRAN SUNGAI UTAMA DAN ANAK SUNGAI TERHADAP PROFIL SEDIMENTASI DI PERTEMUAN DUA SUNGAI MODEL SINUSOIDAL

BAB IV PRINSIP-PRINSIP KONVEKSI

2. Fungsi Linier x 5. Gb.2.1. Fungsi tetapan (konstan):

BAB VI. KONDUKSI TRANSIENT

Transport Phenomena. Dr. Heru Setyawan Jurusan Teknik Kimia FT-ITS

Transkripsi:

TRANSPOR POLUTAN April 14 Pollutan Transport

2 Transpor Polutan Persamaan Konveksi-Difusi Penyelesaian Analitis Rerensi Graf and Altinakar, 1998, Fluvial Hydraulics, Chapter 8, pp. 517-609, J. Wiley and Sons, Ltd., Sussex, England

Transpor Polutan di Sungai 3 Sungai tercemar polutan Sungai Songhua, China, November 2005 Sungai Danube, Eropa, Oktober 2010

4

5

q More stories on Harbin s Songhua River pollution in November 2005 http://www.gov.cn/english/2005-11/25/content_108891.htm webarchive on Harbin s Songhua River pollution in November 2005 6

7 Penampungan limbah di sebuah pabrik kimia di Ajka, Hungary, jebol pada awal Oktober 2010

8

q More stories on Danube River pollution in October 2010 http://www.bbc.co.uk/news/world-europe-11495540 webarchive file http://www.guardian.co.uk/world/2010/oct/12/danube-toxic-soviethungary-sludge webarchive file 9

Transpor Polutan 10 Mekanisme penyebaran polutan di sungai Difusi n penyebaran yang dipicu oleh perbedaan konsentrasi n bergantung pula pada sifat polutan (koefisien difusi) Konveksi n penyebaran yang dipicu oleh aliran fluida (air)

11

12

13

14

Difusi 15 Dalam bahasa matematika, difusi dituliskan sbb. q f = k c f q f = k c f x i k = konstanta = koefisien difusi = diffusivity n k merupakan parameter karakteristika fluida (polutan) n k bergantung pada temperatur dan tekanan q f = k grad c f

Difusi 16 Sifat proses difusi tidak dapat kembali (irreversible) mengakibatkan kehilangan/peredaman energi Contoh difusi difusi massa difusi panas/thermal difusi momentum

17 Difusi Difusi massa à Fick s law Difusi panas à Fourier s law q m,i = ε m c f x i q h,i = ρ a h C p T x i ( ρ C p = konstan) Difusi momentum à Newton s law q mt,ij = ρ ν V i x j ( ρ = konstan)

Konveksi-Difusi 18 Pada kuliah ini yang dibahas hanya transpor massa Apabila air sungai mengalir, maka terjadi proses konveksi Penyebaran polutan, dengan demikian, didorong oleh: beda konsentrasi (gradien) à difusi aliran à konveksi c t + V grad c = div ε grad ( m c ) konveksi difusi

19 difusi murni Konveksi-Difusi Dituliskan dalam sistem koordinat cartesius c t + uc x + vc y + wc z = ε m 2 c x + 2 c 2 y + 2 c 2 z 2 ε konstan m Dalam medium air diam, tidak ada aliran, maka kecepatan nol, sehingga tidak ada konveksi c t = ε m 2 c x + 2 c 2 y + 2 c 2 z 2 ε konstan m

Konveksi-Difusi (Turbulen) 20 kecepatan [m/s] 0.72 0.68 0.64 0.60 0.56 kecepatan rata-rata 0 50 100 150 200 waktu [detik] u u u Aliran di sungai hampir pasti berupa aliran turbulen Salah satu sifat aliran turbulen adalah bahwa kecepatan aliran berubah-ubah Konsentrasi polutan dengan demikian berubah-ubah pula u = u + u c = c + c v = v + v w = w + w

Konveksi-Difusi (Turbulen) 21 q Persamaan transpor konveksi-difusi pada aliran turbulen c t +V!"! " grad!!! c = div εm + ε!!!!" $ ( )grad c & % t ' Pada umumnya koefisien difusi turbulen jauh lebih besar daripada koefisien difusi molekuler, ε t >> ε m Pada bahasan mengenai konveksi-difusi turbulen, difusi molekuler diabaikan

Konveksi-Difusi (Turbulen) 22 q Persamaan transpor konveksi-difusi pada aliran turbulen dituliskan dalam koordinat cartesius c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx c x + y ε ty c y + z ε tz c z ε m + ε t ε t karena ε t ε m

23 Difusi Penyelesaian analitis persamaan difusi

Persamaan Difusi 24 q Persamaan transpor difusi (air tidak bergerak, tidak ada aliran) c t + uc x + vc y + wc z = # % x ε m + ε tx $ ε m = konstan c t = # % x ε m $ c & (+ # % x' y ε m + ε ty $ c & (+ # % x' y ε m $ c y c y & (+ # % ' z ε m $ & (+ # % ' z ε m + ε tz $ u = v = w = 0 u = 0 ε tx = 0 v = 0 ε ty = 0 w = 0 ε tz = 0 c t = ε 2 c m x + ε 2 c 2 m y + ε 2 c 2 m z 2 c z & ( ' c z & ( '

Difusi 1-Dimensi 25 q Persamaan transpor difusi satu dimensi c t = ε 2 c m x 2 Difusi satu dimensi, arah x saja Jika syarat batas (boundary conditions) dan syarat awal (initial conditions) ( ) = 0 c( x,0) = M 1 δ( x) c ±,t M 1 adalah massa per satuan luas [kg/m 2 ] yang dimasukkan secara sekaligus dan tiba-tiba (instantaneous source) M 0 = M 1 S M 0 adalah seluruh massa yang dimasukkan di suatu titik secara tiba-tiba S adalah luas permukaan

Difusi 1-Dimensi 26 δ(x) adalah fungsi delta Dirac, bernilai sama dengan nol kecuali di x = 0) + δ( x)dx =1 Ingat bahwa massa total M 0 harus konstan sepanjang waktu yang ditinjau + + + c( x,t)dx = c( x,0)dx = M 1 δ( x)dx = M 1

Difusi 1-Dimensi 27 Penyelesaian analitis persamaan difusi 1-D tersebut adalah: c( x,t) = M 1 4 π ε m t $ ' x2 exp & % 4 ε m t ) ( Penyelesaian tersebut menunjukkan difusi suatu massa M 0 yang dimasukkan secara tiba-tiba di suatu titik menyebar menurut distribusi Gauss Normal dan simetris ke arah sumbu x konsentrasi maksimum, yang berada di titik x = 0, berkurang seiring dengan waktu

28 Difusi 1-Dimensi

Difusi 1-Dimensi 29 Penyelesaian analitis persamaan difusi 1-D tersebut dapat pula dituliskan sbb: c( x,t) = M 1 σ x 2 π $ ' x2 exp & 2 % 2 σ ) x ( Untuk suatu distribusi normal, varian distribusi adalah: σ x 2 t ( ) = 2 ε m t 95% luas daerah di bawah kurva pdf distribusi normal adalah: ( ) σ x 4 σ x W = 2 1.96 W 0.95 1.96 +1.96

Difusi 1-Dimensi 30 Koefisien difusi dapat dihitung dengan: ε m = 1 2 dσ x 2 dt ( ) σ 2 x ( t 1 ) ( ) = 1 σ 2 x t 2 2 t 2 t 1 Persamaan di atas dapat dipakai untuk menetapkan koefisien difusi dengan pengukuran simpangan baku di suatu titik x pada dua waktu yang berbeda t 1 dan t 2

Difusi 2-Dimensi 31 q Persamaan transpor difusi dua dimensi c t = ε m # 2 c x + 2 c & % $ 2 y 2 ( Difusi dua dimensi, arah x dan y (bidang z) ' Jika syarat batas (boundary conditions) dan syarat awal (initial conditions) ( ) = 0 c( x, y,0) = M 2 δ( x, y) c ±,±,t

Difusi 2-Dimensi 32 Penyelesaian analitis persamaan difusi 2-D tersebut adalah: M $ ' c( x, y,t) = x x2 exp 2 σ x 2 π & % 2 σ ) + M $ ' y y2 exp& ) 2 x ( σ y 2 π & % 2 σ ) y ( Jika medium homogen, σ x = σ y = σ c( x, y,t) = $ M 2 exp & ( σ x 2 π) 2 & %& ( x 2 + y 2 )' ) 2 σ 2 ) () σ 2 ( t) = 2 ε m t M 2 = M 0 L

Difusi 3-Dimensi 33 q Persamaan transpor difusi tiga dimensi c t = ε m # 2 c x + 2 c 2 y + 2 c & % $ 2 z 2 ( Difusi dua dimensi, arah x, y, dan y ' Jika syarat batas (boundary conditions) dan syarat awal (initial conditions) ( ) = 0 c( x, y, z,0) = M 3 δ( x, y, z) c ±,±,±, t

Difusi 3-Dimensi 34 Penyelesaian analitis persamaan difusi 3-D tersebut adalah: c( x, y, z,t) = M $ 3 exp r 2 ' ( σ 2 π) 3 & % 2 σ 2 ) ( r 2 = x 2 + y 2 + z 2 M 3 = M 0

Difusi 1-Dimensi di Medium Berbatas 35 Penyelesaian analitis persamaan difusi 1-D c( x,t) = M 1 σ x 2 π $ ' x2 exp & 2 % 2 σ ) x ( Jika medium memiliki batas dinding, tembok à pencerminan source c( x,t) = M 1 σ x 2 π 0 $ ' * 2 x2 exp & 2 % 2 σ ) + exp, x 2L p 1, 2 2 x ( 2 σ 3 +, x ( ) 2-4 / 2 / 5./ 2 6

Difusi 1-Dimensi di Medium Berbatas 36 di dinding c( x,t) = σ x $ 2M 1 2 π exp L 2 ' & p ) & 2 % 2 σ ) x (

Difusi 1-Dimensi dari Source Menerus 37 q Persamaan transpor difusi satu dimensi, massa M 0 dimasukkan secara menerus (kontinu) di x = 0 c( x,t) = M 1 σ x 2 π $ ' x2 exp & 2 % 2 σ ) x ( Syarat batas (boundary conditions) dan syarat awal (initial conditions) ( ) = c 0 ( ) = 0 c x = 0,t 0 c x = ±,t 0 ( ) = 0 c x > 0,t = 0

Difusi 1-Dimensi dari Source Menerus 38 Penyelesaian analitis persamaan difusi 1-D dari source kontinu " x % c( x,t) = c 0 erfc $ # 4 ε m t ' & complementary error function erfc ( Y) = 2 π Y e ξ dξ dapat dihitung dengan MSExcel: =ERFC( )

39 Difusi 1-Dimensi dari Source Menerus

40 Konveksi-Difusi Penyelesaian analitis persamaan konveksi-difusi dalam regime turbulen

Konveksi-Difusi (Turbulen) 41 q Persamaan transpor konveksi-difusi dalam aliran turbulen c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx c x + y ε ty c y + z ε tz c z Koefisien difusi merupakan besaran tensorial koefisien difusi vertikal, ε tz koefisien difusi transversal, ε ty koefisien difusi longitudinal, ε tx!" ε t ( ε tx,ε ty,ε ) tz

Konveksi-Difusi (Turbulen) 42 Koefisien difusi vertikal z ε tz = κ u ( h h z ) U h z ε tz Koefisien difusi vertikal rerata kedalaman aliran ε tz = 1 h h 0 z κ u ( h h z )dz ε tz = 0.067 ( h u ) kecepatan geser kedalaman aliran ε tz

Konveksi-Difusi (Turbulen) 43 L z L z U h/2 h/2 U h ξ z = 0.1 ξ z = 0.4 Jarak L z = ξ z U h2 ε tz ditempuh dalam waktu t z = ξ z h 2 ε tz U kecepatan rerata kedalaman aliran

Konveksi-Difusi (Turbulen) 44 Koefisien difusi transversal di flume ε ty = 0.15 ( h u ) di sungai ε ty = 0.6 ( h u ) U tepi, tebing B tepi, tebing

Konveksi-Difusi (Turbulen) 45 L y L y U B/2 B/2 U B ξ y = 0.1 ξ y = 0.5 Jarak L y = ξ y U B2 ε ty ditempuh dalam waktu t y = ξ y B 2 ε ty U kecepatan rerata kedalaman aliran

Konveksi-Difusi (Turbulen) 46 Koefisien difusi longitudinal, searah aliran ε tx = 0.23 ( h u ) tepi, tebing Difusi longitudinal (searah aliran) yang ditimbulkan oleh turbulensi aliran umumnya diabaikan karena pengaruh dispersi lebih dominan. Parameter dispersi adalah koefisien dispersi K x. U B tepi, tebing U U! Dispersi terjadi karena adanya variasi besaran kecepatan aliran (distribusi kecepatan) à beda antara kecepatan rerata dan kecepatan di suatu titik. U = U + U!

far-field zone of mixing mid-field zone of mixing near-field zone of mixing 47

Konveksi dan Difusi Transversal 48 q Persamaan transpor konveksi-difusi dalam aliran turbulen c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx c x + y ε ty c y + z ε tz Jika kondisi berikut ini diterapkan aliran hanya satu arah, u 0, v = w = 0 sumber polutan kontinu dan transpor polutan dianggap permanen difusi longitudinal diabaikan difusi vertikal telah dicapai, polutan telah menyebar di seluruh kedalaman aliran c z

Konveksi dan Difusi Transversal 49 c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx transpor permanen v = w = 0 c x + y difusi longitudinal diabaikan ε ty c y + z ε tz c z difusi vertikal telah dicapai uc x = # % y ε ty $ c y & ( U C ' x = ε ty 2 C y 2 karena polutan telah menyebar di seluruh kedalaman aliran, maka tinjauan dilakukan untuk rerata kedalaman U kecepatan aliran rerata kedalaman (depth-averaged velocity) C konsentrasi polutan rerata kedalaman (depth-averaged concentration)

Konveksi dan Difusi Transversal 50 Penyelesaian analitis persamaan konveksi dan difusi transversal pada sungai lebar G $ C u ( x, y) = 0 h 4 π ε ty x U exp y2 U ' & % 4 ε ty x) G 0 = M 0 t [kg/s] ( debit polutan, merata di seluruh kedalaman aliran h Penyelesaian analitis persamaan konveksi dan difusi transversal pada sungai berbatas ( ) = C u ( x, y + y 0 ) + C u ( x,2nb ± y ± y 0 ) C x, y N n=1 lokasi sumber polutan

51

Konveksi dan Difusi Longitudinal 52 q Persamaan transpor konveksi-difusi dalam aliran turbulen c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx c x + y ε ty c y + z ε tz c z Jika kondisi berikut ini diterapkan aliran hanya satu arah, u 0, v = w = 0 difusi vertikal dan transversal telah dicapai, polutan telah menyebar di seluruh kedalaman dan lebar aliran à polutan telah menyebar di tampang lintang aliran

Konveksi dan Difusi Longitudinal 53 c t + uc x + vc y + wc z = x ε tx c t + uc x = # % x ε tx $ v = w = 0 c x + y ε ty c y + z ε tz difusi transversal telah dicapai c & ( C x' t + U C x = + - x ε tx, + *. 0 x/ ( K ) C x c z difusi vertikal telah dicapai karena polutan telah menyebar di seluruh tampang lintang aliran, maka tinjauan dilakukan untuk rerata tampang ε tx + K" x = K x

Konveksi dan Difusi Longitudinal 54 C t + U C x = $ & x ε tx % + # ( K ) C x ' ) C x ( t + U C x = + - x K x, C x. 0 / Pada aliran permanen dan seragam, K x konstan C t + U C x = K x 2 C x 2 berlaku setelah: difusi vertikal di seluruh kedalaman aliran dicapai difusi transversal di seluruh lebar aliran dicapai koefisien dispersi persamaan dispersi longitudinal

55 Dispersi Longitudinal C t + U C x = K x 2 C x 2 Berlaku setelah L y = ξ y U B2 ε ty atau setelah t y = ξ y B 2 ε ty à di far-field mixing zone Koefisien dispersi, K x ( ) K x = 6 h u K x = 0.011 B2 U 2 h u 140 < K x < 500 à saluran tampang segi-empat à sungai à saluran atau sungai yang memiliki distribusi kecepatan aliran ke arah vertikal maupuan ke arah transversal

Dispersi Longitudinal 56 Jika polutan M 0 dimasukkan secara merata di tampang dan secara tiba-tiba, maka penyelesaian analitis persamaan dispersi longitudinal tersebut adalah: C( x,t) = C max ( t) = ( ) 2 M 1 4 π K x t exp % x U t % # $ 4 K x t & ( ( ' M 1 4 π K x t 1= M 1 4 π K x x U M 1 = M 0 S [kg/m 2 ] luas tampang aliran konsentrasi maksimum, bergerak dengan kecepatan U dan berkurang seiring dengan waktu t

Dispersi Longitudinal 57 Jika polutan M 0 dimasukkan secara merata di tampang dan selama waktu T dapat dibaca sebagai satu seri polutan yang dimasukkan secara berurutan, masing-masing dalam waktu Δτ yang sangat kecil ΔC i ( x,t) = m i S 4 π K x ( ) exp + % & x U ( t τ i ) * + 4 K x ( t τ i ) t τ i ), ' ( 2 - +. + m i = ( M 0 T )Δτ / ( ) = ΔC i ( x,t) C x,t n = i=1 m i S 4 π K x n i=1 m i ( ) exp, & ' x U ( t τ i ) +, 4 K x ( t τ i ) t τ i * - ( ) 2., /, 0

Dispersi Longitudinal 58 Jika polutan M 0 dimasukkan secara merata di tampang dan menerus (kontinu) secara konstan C( x,t) = C 0 ( 2 exp! U x $! * # & erfc * " K x % # ) " $! x + U t 4 K x t & + erfc # % " $ + x U t - 4 K x t & % -, C 0 konstanta Pada kondisi transpor permanen (steady state condition), t! erfc(+ ) = 0 erfc( ) = 2 C C 0 = ( * ) * + * 1 U ( x) > 0 " e xp U x % $ ' # & K x U ( x) < 0

59

60