LAPORAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDABILANGAN REYNOLD

Oleh:Ambar LiatiNIM A1H012018

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAANUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMANFAKULTASPERTANIANPURWOKWRTO2013I. PENDAHULUANA. Latar Belakang

Perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia, gravitasi, dan kekentalan (viskositas) dikenal sebagai bilangan reynold. Bilangan Reynold adalah bilangan tanpa dimensi, sehingga harganya tidak tergantung pada sistem satuan yang dipakai.Sedangkan Gerak fluida adalah dengan mengikuti gerak partikel di dalam fluida. Kecepatan dari tiap partikel fluida pada satu titik tertentu adalah tetap, kita katakan bahwa aliran bersifat tunak, pada suatu titik tertentu tiap partikel fluida akan mempunyai kecepatan sama, baik besar maupun arahnya.Aliran fluida dalam pipa, berrdasarkan besarnya bilangan reynold dibedakan menjadi aliran laminar, aliran transisi, dan aliran turbulen. Dalam hal ini jika nilai Re kecil aliran akan meluncur diatas lapisan lain yang dikenal dengan aliran laminar sedangkan jika aliran-aliran tadi terdapat garis edar tertentu yang dapat dilihat, aliran ini disebut aliran turbulen.Reynold melakukan eksperimennya mengenai aliran air melalui lubang kaca. Sebuah tabung kaca dipasang horizontal dengan satu ujungnya didalam tangki dan sebuah katup pada ujung lainnya. Pada ujung hulu terpasang lubang masuk corong lonceng yang licin, dengan jet warna yang diatur demikian sehingga arus zat waktu yang halus dapat disemprotkan di titik setiap didepan corong lonceng tersebut. Sebagai kecepatan karakteristik Reynold memakai kecepatan rata-rata V dan sebagai panjang karakteristik dipakainya garis tengah tabung (D) sehingga Re = V D r /m Untuk debit yang kecil arus zat warna bergerak melalui tabung membentuk lamina-lamina (benang-benang) yang menujukkan bahwa aliran tersebut merupakan aliran laminar. Dengan meningkatnya laju aliran tersebut maka bilangan reynold akan bertambah besar, karena parameter V berbanding lurus dengan laju aliran, sedangkan parameter D ,r ,m adalah konstan. Zat warna paada kondisi tersebut akan bercampur dengan air. Aliran telah berubah menjadi aliran turbulen dengan pertukaran momentumnya yang besar yang telah sepenuhnya menggangu gerakan teratur aliran laminar.

B. TujuanTujuan dari praktikum ini adalahmenghitung besarnya bilangan Reynold pada suatu aliran air.

II. TINJAUAN PUSTAKAMekanika fluida adalah ilmu mekanika dari zat cair dan gas yang didasarkan pada prinsip yang sama dengan prinsip yang dipakai pada zat padat aliran zat cair di dalam pipa dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis, yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran laminar adalah aliran yang bergerak dalam lapisan-lapisan atau lamina-lamina, tukar menukar momentum secara molekuler saja. Aliran turbulen mempunyai gerakan partikel-partikel fluida yang sangat tidak menentu, dengan saling tukar menukar momentum dalam arah melintang.Untuk menyatakan gerak fluida adalah dengan mengikuti gerak partikel didalam fluida. Kecepatan dari tiap partikel fluida pada satu titik tertentu adalah tetap, disebutkan bahwa aliran bersifat tunak, pada suatu titik tertentu tiap partikel fluida akan mempunyai kecepatan sama baik, besar, maupun arahnya. Pada titik yang lain suatu partikel mungkin mempunyai kecepatan yang berbeda, aliran tunak seperti ini terjadi pada aliran yang pelan, kecepatan yang berubah dari titik ke titik disebut aliran turbulen. Aliran laminar tidak dapat di anggap tanpa pusaran sama sekali, tetapi aliran laminar mempunyai gerak translasi dan rotasi pada bagian pusatnya dan kecepatan sudutnya merupakan harga yang rill. Gerak fluida didalam suatu pipa aliran haruslah sejajar dengan dinding tabung, meskipun besar kecepatan fluida dapat berbeda dari satu titik ke titik lain didalam pipa. Jika jarak antar garis-garis arus adalah kecil, maka kecepatan fluida haruslah besar. Tempat dengan garis-garis yang renggang tekanannya akan lebih besar dari pada tempat dengan garis arus yang rapat.Sifat pokok aliran serta posisi relarifnya ditunjukkan oleh bilangan reynold. Persamaan yang lebih umum, yang memperhitungkan viskositas telah dikembangkan dengan menyertakan tegangan geser. Dari eksperimen orang mendapatkan bahwa ada 4 faktor yang menentukan apakah suatu aliran bersifat laminar atau turbulen. Kombinasi dari empat faktor ini disebut bilangan Reynold, NR dan didefinisikan dari :

NR = Keterangan : = rapat massa fluida (kg/m3)v = kecepatan rata-ratanya (m/s) = viskositas (Ns/m2)D = diameter pipa (m)Perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia, gravitasi dan kekentalan (viskositas) dikenal sebagai bilangan Reynold (Re) ditulis sebagai berikut :

Keterangan : V= kecepatan rata-rata aliran (m/s)l = panjang karakteristik (m) h untuk aliran terbukaD untuk aliran tertutup

= viskositas kinematik (m2/detik)Aliran fluida dalam pipa, berdasarkan besarnya bilangan Reynold dibedakan atas aliran laminar, turbulen, dan aliran transisi. Dalam hal ini, jika nilai Re kecil, aliran akan meluncur di atas lapisan lain yang dikenal dengan aliran laminar. Sedangkan jika aliran-aliran tadi tidak terdapat garis edar tertentu yang dapat dilihat, aliran ini disebut aliran turbulen.

Laminar Re < 2100Laminar Re > 4000Gambar 1. Aliran Laminar dan TurbulenAliran pipa :a. Aliran Laminar terjadi jika Re < 2100b. Aliran Turbulen terjadi jika Re > 4000Untuk kondisi 2100 < Re < 4000 aliran ini diklasifikasikan sebagai aliran transisi. Untuk saluran tertutup bilangan Reynold dinyatakan sebagai berikut :

Pipa saluran terbuka :a. Aliran Laminar terjadi jika Re < 500b. Aliran Turbulen terjadi jika Re > 4000Untuk kondisi 500 < Re < 1000 aliran ini diklasifikasikan sabagai aliran transisi. Dimana :

Keterangan :R= jari-jari hidrolis (m)V= kecepatan rata-rata aliran (m/s)

= viskositas kinematik (m2/detik)Guna menentukan makna kelompok tanpa dimensi, Reynold melakukan eksperimennya mengenai aliran air melalui lubang kaca. Sebuah tabung kaca dipasang horizontal dengan satu ujungnya di dalam tangki dan sebuah katup pada ujung lainnya. Pada ujung hulu terpasang lubang masuk corong lonceng yang licin, dengan zat warna yang diatur demikian sehingga arus zat warna yang halus dapat disemprotkan di titik setiap di depan corong lonceng tersebut. Sebagai kecepatan karakteristik Reynold memakai kecepatan rata-rata V dan sebagai panjang karakteristik dipakainya garis tengah tabung (D), sehingga :

Arus zat warna untuk debit yang kecil bergerak melalui tabung membentuk lamina-lamina (benang-benang) yang menunjukkan bahwa aliran tersebut merupakan aliran laminar. Dengan meningkatkan laju aliran, maka bilangan-bilangan Reynold akan bertambah besar, karena parameter V berbanding lurus dengan laju aliran, sedangkan parameter D, , adalah konstan. Zat warna pada kondisi tersebut akan bercampur dengan air. Aliran telah berubah menjadi aliran turbulen dengan pertukaran momentumnya yang besar telah sepenuhnya mengganggu gerakan teratur aliran laminar.

III. METODOLOGIA. Alat dan Bahan1. Alata. Selangb. Penggarisc. Stopwatchd. Alat pengujie. Tempat penampungan airf. Gelas ukurg. pipa2. Bahan a. Airb. Tinta

B. Prosedur Kerja1. Memastikan alat penguji aliran fluida terpasang dengan benar.2. Mengisi tabung penguji (no. 2) dengan air sampai penuh,memastikan telah memasukan ke dalam tabung (no. 1)3. Membuka kran air (no. 4) dengan mengaturnya,untuk mengalirkan air dalam tabung penguji (no. 2) membuka katub (no. 3) yang terpasang dibawah tinta. Mengatur katup agar aliran tinta pada saat aliran kran air dibuka penuh dan tidak penuh dapat membedakannya(membentuk benang atau tidak)4. Mengamati aliran tinta dalam pipa. Membentuk benang atau tinta bercampur dengan air.5. Menampung aliran air yang keluar dari kran no. 4 untuk mengetahui debit (Q) dan mencatat lama prosespenampungan tersebut (t).6. Mengulangi percobaan 2 kali dengan t1= 5 detik dan t2=10 detik.