ALIRAN FLUIDA

Pengertian

Fluida adalah suatu zat yang dpat mengalir bisa berupa cairan atau gas. Fluida

mengubah bentuknya dengan mudah dan didalam kasus mengenai gas,mempunyai volume

yang sama dengan volume uladuk yang membatasi gas tersebut. Pemakaian mekanika kepada

medium kontinyu,baik benda padat maupun fluida adalah didasari pada hukum gerak newton

yang digabungkan dengan hukum gaya yang sesuai.

Sala satu cara untuk menjelaskan gerak suatu fluida adalh dengan membagi –bagi

fluida tersebut menjadi elemen volume yang sangat kecil yang dapat dinamakan partikel

fluida danmengikuti gerak masing-masing partikel ini.

Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi tabung aliran,bila

aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap tidak berubah bentuknya dan fluida

yang pada suatu saan berada didalam sebuah tatung akan tetap berada dalam tabung ini

seterusnya. Kecepatan aliran didalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan

mempunyai besar berbanding terbalik dengan luas penampangnya. (pantar,s, 1997)

Konsep aliran fluida yang berkaitan dengan aliran fluida dalam pipa adalah :

1.      Hukum kekentalan Massa

2.      Hukum Kekentalan energi

3.      Hukum kekentalan momentum

4.      Katup

5.      Orifacemeter

6.      Arcameter (rotarimeter). (martomo, s, 1999)

Macam-Macam Aliran

Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti: turbulen,

laminar, nyata, ideal, mampu balik, tak mampu balik, seragam, tak seragam, rotasional, tak

rotasional.

Aliran fluida melalui instalasi (pipa) terdapat dua jenis aliran yaitu :

1. Aliran laminer

2. Aliran turbulensi

Cairan dengan rapat massa yang akan lebih mudah mengalir dalam keadaan laminer.

Dalam aliran fluida perlu ditentukan besarannya, atau arah vektor kecepatan aliran pada

suatu titik ke titik yang lain. Agar memperoleh penjelasan tentang medan fluida, kondisi rata-

rata pada daerah atau volume yang kecil dapat ditentukan dengan instrument yang sesuai.

Pengukuran aliran adalah untuk mengukur kapasitas aliran, massa laju aliran, volume

aliran. Pemilihan alat ukur aliran tergantung pada ketelitian, kemampuan pengukuran, harga,

kemudahan pembacaan, kesederhanaan dan keawetan alat ukur tersebut.

Dalam pengukuran fluida termasuk penentuan tekanan, kecepatan, debit, gradien

kecepatan, turbulensi dan viskositas. Terdapat banyak cara melaksanakan pengukuran-

pengukuran, misalnya : langsung, tak langsung, gravimetrik,volumetrik, elektronik,

elektromagnetik dan optik. Pengukuran debit secara langsung terdiri dari atas penentuan

volume atau berat fluida yang melalui suatupenampang dalam suatu selang waktu tertentu.

Metoda tak langsung bagi pengukuran debit memerlukan penentuan tinggi tekanan,

perbedaan tekanan atau kecepatan dibeberapa dititik pada suatu penampang dan dengan

besaran perhitungan debit. Metode pengukuran aliran yang paling teliti adalah penentuan

gravimerik atau penentuan volumetrik dengan berat atau volume diukur atau penentuan

dengan mempergunakan tangki yang dikalibrasikan untuk selang waktu yang diukur.

Pada prinsipnya besar aliran fluida dapat diukur melalui :

1. Kecepatan (velocity)

2. Berat (massanya)

3. Luas bidang yang dilaluinya

4. Volumenya.

Aliran fluida dapat diaktegorikan:

1. Aliran laminar

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan–lapisan, atau lamina–lamina

dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi

untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran

laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu : τ = µ dy/du

2. Aliran turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena

mengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling

tukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar.

Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser

yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian – kerugian aliran.

3. Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

Bilangan Reynolds

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan

suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen.

Re = ρ VD / µ

Dimana : V kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)

D adalah diameter dalam pipa (m)

ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3)

µ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)

Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds) diasumsikan/dikategorikan

laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi

berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds

kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.

Viskositas

Viskositas fluida merupakan ukuran ketahanan sebuah fluida terhadap deformasi atau

perubahan bentuk. Viskositas dipengaruhi oleh temperatur, tekanan, kohesi dan laju

perpindahan momentum molekularnya. Viskositas zat cair cenderung menurun dengan

seiring bertambahnya kenaikan temperatur hal ini disebabkan gaya – gaya kohesi pada zat

cair bila dipanaskan akan mengalami penurunan dengan semakin bertambahnya temperatur

pada zat cair yang menyebabkan berturunya viskositas dari zat cair tersebut.

Rapat jenis (density )

Density atau rapat jenis (ρ) suatu zat adalah ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan

dinyatakan dalam massa persatuan volume; sifat ini ditentukan dengan cara menghitung

nisbah ( ratio ) massa zat yang terkandung dalam suatu bagian tertentu terhadap volume

bagian tersebut. nilai density dapat dipengaruhi oleh temperatur semakin tinggi temperatur

maka kerapatan suatu fluida semakin berkurang karena disebabkan gaya kohesi dari

molekul– molekul fluida semakin berkurang.

Debit Aliran

Debit aliran dipergunakan untuk menghitung kecepatan aliran pada masing masing

pipa experimen diaman rumus debit aliran

Q =∀/tDimana : Q adalah debit aliran ( m3/s)

V adalah kecepatan aliran ( m/s )

A adalah luas penampang ( m2)∀adalah volume fluida ( m3 )

Koefisien Gesek

Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran

laminar dan aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek berbeda pula untuk masing–

masing jenis aliran .