Download - ALIRAN VISKOS
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