ALIRAN VISKOSVISKOSITAS DINAMIK• Fluida pada pelat yang diam kecepatannya nol sedangkan pada pelat

yang bergerak kecepatannya sama dengan kecepatan pelat• Tegangan geser yang bekerja pada pelat atas sebanding dengan

gradien kecepatan• Kontanta kesebandingannya disebut sebagai viskositas dinamik

mudibacay

v

A

F

= tegangan geser [N/m2]F= gaya geser [ N]A= luas permukaan [m2]V = kecepatan [m/s]Y = jarak vertikal [m] = viskositas dinamik [Pa.s]

SATUAN VISKOSITAS DINAMIK

sPasm

N

smm

m

N

v

y

yv

22

Satuan viskositas yang sering digunakan adalah poise

sPampoisecentipoise

sPapoise

.1100

1

.1,0

Viskositas dinamik air sekitar 1 cp

VISKOSITAS KINEMATIK

nudibaca = rapat massa [kg/m3 ]

SATUAN VISKOSITAS KINEMATIK

s

m

kg

smsm

kg

kg

m

m

Ns

mkgsPa 223

2

3

.

Satuan viskositas kinematik yang lain adalah stoke

210

100

1

10

226

24

mm

s

mstokestokecenti

s

mstoke

• Viskositas tergantung pada temperatur• Untuk cairan :

makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin rendah

• Untuk gas makin tinggi temperaturnya maka viskositasnya makin tinggi

SAE = Society of Automotive Engineers

PENGUKURAN VISKOSITAS FLUIDA

Capillary tube viscometervL

Dpp

32

)( 221

Falling ball viscometer

Viskositas ditentukan dengan mengukur berapa lama bola menempuh jarak tertentu (kecepatan)

V

Dbolafluidabola

18

)( 2

JENIS FLUIDA• Fluida Newonian ( konstan)• Fluida non Newtonian ( berubah terhadap gradien kecepatan)

• Fluida Bingham (true plastic)• Fluida Pseudoplastic• Fluida Dilatant

JENIS ALIRAN• Aliran Laminer

• Setiap partikel bergerak dalam satu arah horisontal sehingga terjadi lapisan-lapisan fluida dengan kecepatan berbeda

• Distribusi kecepatan tidak merata dan kuadratis• Bila pada aliran aminer disemprotkan cairan berwarna, maka cairan tadi

akan bergerak horisontal searah dengan aliran• Aliran laminer terjadi bila :

• Viskositas cairan tinggi• Kecepatan aliran rendah• Luas penampang pipa kecil

• Aliran Turbulen• Ada partkel-partikel yang bergerak ke arah lain sehingga tidak ada lagi

lapisan-lapisan dengan kecepatan berbeda• Bila pada aliran turbulen disemprotkan cairan berwarna, maka cairan

tersebut selain bergerak searah aliran juga ada yang bergerak ke arah radial sehingga akan memenuhi seluruh penampang pipa

• Distribusi kecepatan lebih homogen• Aliran turbulen terjadi bila :

• Viskositas cairan rendah• Kecepatan aliran tinggi• Luas penampang pipa besar

Distribusi kecepatan pada aliran laminer

• Kuadratis dengan persamaan :

2

or

r1u2)r(U

r = Jarak dari sumbu pipa

ro = Jari-jari pipa

U = Kecepatan pada setiap posisi

u = Kecepatan rata-rata

BILANGAN REYNOLD NR

• Tergantung pada rapat massa, viskositas, diameter dan kecepatan• Merupakan bilangan tak berdimensi• Menentukan jenis aliran• Bila NR < 2000 aliran laminer• Bila NR> 4000 aliran turbulen• bila 2000 < NR< 4000 aliran transisi/daerah kritis (critical zone)

smkg

msm

mkg

VDNR

.

3

Contoh Soal No. 1Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen

2000708N

708

96,0

)150,0)(6,3)(1258(

VDN

s.Pa10x60,9

m

kg1258

R

R

1

3

Jenis aliran laminer

Jawab :

Contoh Soal No. 2Tentukan apakah aliran bersifat laminer atau turbulen bila air pada temperatur 70o C mengalir dalam K copper tube berdiameter I in dengan kecepatan sebesar 285 L/min.Jawab :

VDVDVDNR

s

m468,9

10x017,5

10x75,4

A

QV

s

m10x75,4

minL

60000

sm

min

L285Q

m10x017,5Am10x27,25mm27,25D

4

333

3

243

2

m10x11,4

27

400010x821,5

10x11,4

)10x27,25(468,9

VDN

5

7

3

R

Aliran turbulen

Contoh Soal No. 3Minyak SAE 10 pada temperatur 30oC mengalir dalam 2-in Schedule 40 steel pipe dengan kecepatan sebesar 6 m/s Bila minyak tersebut mempunyai specific gravity sebesar 0,89 tentukan jenis aliran yang terjadi

Jawab :

40006875104

)105.52)(6)(1,873(

1,873)81,9)(1000(89,0.104

105,525,52

2

3

32

3

x

xVDN

m

kgsPax

mxmmD

R

Aliran turbulen

JARI-JARI HIDROLIK

• Bila penampang pipa tidak berupa lingkaran, maka digunakan jari-jari hidrolik yang didefinisikan sebagai :

basahkeliling

luas

perimeterwetted

areaWP

AR

Penampang lingkaran :

RD

D

D

Dd

WP

AR

44

2

Contoh Soal No. 4Tentukan bilangan Reynold dari aliran melalui saluran pada gambar d dengan debit sebesar 0,16 m3 /s. Data saluran d = 150 mm dan S = 250 mm. Fluida yang mengalir adalah ethylene glycol pada 25o C.

Jawab :

mmWP

AR

mmdSWP

mmdSA

5,301471

44829

1471)150()250(44

448291504

2504

22222

4

2

3

2

3

3

3

33

2

1096,2

1062,1

)122,0)57,3)(1100(

57,3

10829,44

16,0

.1062,1

1100

122,0

)105,30(44

105,30

5,30

10829,44

44829

x

x

VDN

s

m

xA

QV

sPax

m

kg

m

mxRD

mx

mmR

mx

mmA

R

Soal Latihan no. 1A major water main is in an 18-in ductile iron pipe.Compute the Reynold number if the pipe caries 16.5 ft3 /s of water at 50o FAnswer : 9.59x105

Soal Latihan no. 2In a soft-drink bottling plant, the concentrated syrup used to make thedrink has a kinematic viscosity of 17.0 centistokes at 80o F. Compute the Reynold number for the flow of 215 L/min of the syrup through a 1-in Type K copper tubeAnswer : 1.06x104

Soal Latihan no. 3Air with a specific weight of 12.5 M/m and a dynamic viscosity of 2.0x 10 Pa.s flows through the shaded portion of the duct in figure below at the rate of 150 m h. Calculate the Reynold number of the flow.Answer : 3.04x104