LAPORAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDA

BILANGAN REYNOLD

Oleh:Niken Sri Wahyuningsih

A1H014028

KEMENTERIAN RISET TEKNOLOGI DAN PENDIDIKAN TINGGIUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2015

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam mekanika fluida dinyatakan bahwa setiap fluida memiliki aliran. Aliran

dapat diklasifikasikan dalam banyak bentuk, seperti turbulen dan laminer. Situasi

aliran turbulen sangat sering terjadi dalam praktek perekayasaan, dalam aliran

turbulen partikel-partikel massa molar yang kecil fluida bergerak dalam lintasan-

lintasan yang sangat tidak teratur, dengan mengakibatkan pertukaran momentum dari

satu bagian ke bagian lainnya dengan cara yang akan menyerupai perpindahan

momentum molekular.

Aliran laminar, partikel-partikel fluida bergerak sepanjang lintasan-lintasan

yang halus serta lancar dalam lamina-lamina, dan satu lapisan meluncur pada lapisan

yang bersebelahan. Penentuan aliran tersebut bila dilihat secara kasatmata sangat

sukar untuk dilaksanakan.

Akibat dari kesukaran tersebut, kita dapat menggunakan bilangan Reynold.

Bilangan Reynold adalah perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh gaya inersia,

gravitasi dan kekentalan (viskositas).

Bilangan Reynold ini selanjutnya akan memudahkan untuk penentuan jenis

aliran yang terjadi pada suatu saluran, baik saluran terbuka maupun tertutup. Hal ini

dilakukan agar praktikan tidak perlu menerka-nerka jenis aliran pada suatu saluran.

B. Tujuan

Tujuan dari praktikum adalah menghitung besarnya bilangan Reynold pada

suatu aliran air.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Bilangan Reynold dikenal sebagai perbandingan gaya-gaya yang disebabkan

oleh gaya inersia, gravitasi, dan kekentalan ( viskositas ). Berdasarkan besarnya

bilangan Reynold, aliran dalam pipa dapat dibedakan menjadi tiga macam aliran yaitu

aliran laminar, aliran transisi , dan aliran turbulen. Aliran laminar terjadi jika aliran

fluida dalam pipa menunjukkan bilangan Reynold lebih kecil dari 2000 (Re<2000),

aliran Transisi terjadi jika bilangan Reynold antara 2000 sampai 3000 (Re 2000-

3000), dan aliran Turbulen terjadi jika Bilangan Reynold lebih besar dari 3000

(Re>3000). (Tim Dosen, 2014)

Bila fluida (dikenal dengan istilah zat alir) mengalir sepanjang suatu

permukaan, baik alirannya laminar maupun turbulen, gerakan partikel-partikel di

dekat permukaan diperlambat oleh gaya-gaya viskos. Partikel-partikel fluida yang

berbatasan dengan permukaan melengket pada permukaan itu dan mempunyai

kecepatan nol relatif terhadap batas. Partikel-partikel fluida lainnya yang mencoba

untuk meluncur pada partikel-partikel yang disebutkan tadi akan terhambat sebagai

akibat interaksi antara fluida yang bergerak secara lebih cepat dan fluida yang

bergerak secara lebih lambat, yaitu suatu hal ikhwal yang menyebabkan adanya gaya-

gaya geser. Jarak dari tepi depan sampai titik dimana lapisan batas menjadi turbulen

disebut panjang kritik. Jarak ini biasanya disebutkan sebagai suatu besaran tanpa

dimensi yang disebut bilangan Reynolds. (Kartaspoetra, 1990)

Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia

(vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya

tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk

mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar dan turbulen.

Namanya diambil dari Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada

tahun 1883.

Bilangan Reynold merupakan salah satu bilangan tak berdimensi yang paling

penting dalam mekanika fluida dan digunakan, seperti halnya dengan bilangan tak

berdimensi lain, untuk memberikan kriteria untuk menentukan dynamic similitude.

Jika dua pola aliran yang mirip secara geometris, mungkin pada fluida yang berbeda

dan laju alir yang berbeda pula, memiliki nilai bilangan tak berdimensi yang relevan,

keduanya disebut memiliki kemiripan dinamis.

Rumus bilangan Reynolds umumnya diberikan sebagai berikut:

dimana:

vs = kecepatan fluida,

L = panjang karakteristik,

μ = viskositas absolut fluida dinamis,

ν = viskositas kinematik fluida: ν = μ / ρ,

ρ = kerapatan (densitas) fluida.

Misalnya pada aliran dalam pipa, panjang karakteristik adalah diameter pipa,

jika penampang pipa bulat, atau diameter hidrolik, untuk penampang tak bulat.

Atau dapat juga dengan menggunakan rumus :

Re = V x Lv

dimana :

V = kecepatan rata-rata aliran (m/detik)

L = panjang karakteristik (m)

h untuk aliran terbuka

d untuk aliran tertutup

v = viskositas kinematik (m² /detik)

Aliran fluida dalam pipa, berdasarkan besarnya bilangan Reynold dibedakan

atas aliran laminar, turbulen, dan aliran transisi. Aliran laminar adalah aliran yang

bergerak dalam lapisan-lapisan atau lamina-lamina, tukar menukar momentum secara

molekuler saja. Dalam hal ini, jika nilai Re kecil, aliran akan meluncur di atas lapisan

lain. Peninjauan dengan pesawat pezometer yang dipasangkan pada sebuah pipa

dengan aliran zat cair yang laminar akan menunjukkan tekanan ynag tetap. Jadi aliran

laminar adalah beraturan untuk tinggi kenaikan yang tetap stasioner.

Aliran turbulen mempunyai gerakan partikel-partikel fluida yang sangat tidak

menentu atau aliran-alirannya tidak terdapat garis edar tertentu yang dapat dilihat,

dengan saling tukar menukar momentum dalam arah melintang.

Laminer Re < 2100 Laminer Re > 4000

Gambar 1. Aliran Laminer dan Turbulen

Atau dengan gambar seperti ini yang menunjukan pergerakan aliran laminar dan

turbulen :

Pada pipa :

1. Aliran Laminer terjadi jika Re < 2100

2. Aliran Turbulen terjadi jika Re > 4000

Untuk kondisi 2100 < Re < 4000 aliran ini diklasifikasikan sebagai aliran

transisi. Untuk saluran tertutup bilangan Reynolds dinyatakan sebagai berikut :

dimana :

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s).

Re= V . D∅

D = panjang karakteristik garis tengah tabung (m).

h untuk aliran terbuka

d untuk aliran tertutup

∅ = viskositas kinematik (m2/detik).

Pada saluran terbuka :

1. Aliran Laminar terjadijika Re < 500

2. AliranTurbulen terjadi jika Re > 1000

Untuk kondisi 500 < Re < 1000 aliran ini diklasifikasikan sebagai aliran

transisi.

Dimana :

V = kecepatan rata-rata aliran (m/s).

D = panjang karakteristik garis tengah tabung (m).

∅ = viskositas kinematik (m2/detik).

R = jari-jari hidrolis (m).

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:

Re =

ρ vDμ

Dengan :

Re = V . D∅ ; R = jari-jari hidrolis (m)

ρ = rapat massa fluida,

v = kecepatan rata – rata

µ = viskositas absolut

D = garis tengah pipa.

Bilangan Reynold adalah bilangan tanpa dimensi, sehingga harganya tidak

tergantung pada sistem satuan yang dipakai. Hasil- hasil eksperimen menunjukkan

bahwa jika suatu aliran harga bilangan reynold adalah antara 0 dan 2000, maka aliran

tersebut bersifat laminar, sedangkan di atas 3000 aliran bersifat turbulen dan untuk

bilangan reynold antara 2000 dan 3000 terdapat daerah transisi, aliran dapar berubah

keadaan dari laminar menjadi turbulen atau sebaliknya.

Bilangan Reynold menjadi ciri (karakterisitik) sifat pokok aliran tertentu bagi

fluida tak termampatkan. Untuk nilai R yang besar satu atau semua suku dalam

pembilang adalah besar dibandingkan dengan penyebut. Hal ini secara tidak

langsungmenyatakan adanya fluida yang meluas, kecepatan yang tinggi, kerapatan

yang besar, viskositas yang sangat kecil, atau gabungan hal-hal ekstrim ini. (Streeter,

1985)

III. METODOLOGI

A. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah:

a. Selang

b. Penggaris

c. Stopwatch

d. Alat penguji

e. Tempat penampungan air

Bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah ：a. Air

b. Tinta

B. Cara Kerja

Langkah-langkah yang dilakukan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut:

1. Memastikan alat penguji aliran fluida sudah terpasang dengan benar.

2. Mengisi tabung penguji (no.2) dengan air sampai penuh, dan memastikan tinta

telah dimasukkan ke dalam tabung (no.1).

3. Membuka kran air (no.4) dengan mengaturnya, untuk mengalirkan air ke dalam

tabung penguji (no.2) bersamaan dengan membuka katup (no.3) yang terpasang

dibawah tempat tinta untuk mengalirkan tinta. Mengatur katup agar aliran tinta

pada saat kran air dibuka penuh dan tidak penuh dapat dibedakan (membentuk

benang atau tidak).

4. Mengamati aliran tinta dalam pipa. Apakah membentuk benang atau tinta

bercampur air.

5. Menampung aliran air yang keluar dari kran no.4 untuk mengetahui debit (Q) dan

mencatat lama proses penampungan tersebut (t).

6. Mengulang percobaan sampai 2 kali dengan t = 5 detik dan t = 10 detik.

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Data hasil praktikum

(Percobaan I)

t1 = 5 s

V1 = 550 ml = 5,5. 10-4 m3

µ air = 1,519

d = ½ inci = 1,27. 10-2 m

A = ¼ π d2 = ¼ . 3,14. (1,27. 10-2)2 = ¼ . 3,14. 1,613. 10-4 = 1,27. 10-4 m2

v1 = V 1A .t = 5,5.10−4

1,27.10−4 .5 =

5,56,35 = 0,87 m/s

Re = ρ D v

μ = 1000.1,27.10−2 .0,871,519

= 7,28

(Percobaan 2)

t1 = 10 s

V1 = 1000 ml = 10-3 m3

µ air = 1,519

d = ½ inci = 1,27. 10-2 m

A = ¼ π d2 = ¼ . 3,14. (1,27. 10-2)2 = ¼ . 3,14. 1,613. 10-4 = 1,27. 10-4 m2

v1 = V 1A .t = 10−3

1,27.10−4 .10 =

11,27 = 0,79 m/s

Re = ρ D v

μ = 1000.1,27.10−2 .0,791,519

= 6,61

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

1. Bilangan Reynold dikenal sebagai perbandingan gaya-gaya yang disebabkan oleh

gaya inersia, gravitasi, dan kekentalan ( viskositas ).

2. Menghitung besarnya bilangan Reynold pada suatu aliran air dapat dihitung

menggunakan rumus Re = ρ vD

η

3. Pada percobaan pertama dengan waktu 5 detik dihasilkan bilangan Reynold

sebesar 7,28 dan merupakan aliran laminar. Pada percobaan kedua dengan waktu

10 detik dihasilkan bilangan Reynold sebesar 6,61 juga merupakan aliran

laminar, karena keduanya <2100.

B. Saran

Pada praktikum Bilangan Reynold kali ini berjalan lancar, walaupun terdapat

beberapa kendala seperti susahnya membedakan jenis aliran laminar dan turbulen

pada saat pengamatan, sambungan selang agak bocor sehingga tinta masuk ke bak

penampungan, serta percobaan harus diulangi karena data kurang akurat. Untuk

praktikum selanjutnya sebelum melakukan diharapkan ada penjelasan mengenai

kesulitan dalam praktikum, sehingga mahasiswa bisa mengantisipasi kesulitan

tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

Amaliadini.2011.Laporan Prak. OTK. http://amaliandini.wordpress.com/2011/03/02/bilangan-reynolds. Diakses 3 Mei 2015 pukul 14.07.

Kartasapoetra.1990.Teknologi Pengairan Pertanian.BinaAksara;Jakarta.

Streeter, VL dan Wylie, EB.1985.Mekanika Fluida jilid 1.Erlangga;Jakarta.

Tim Asisten Praktikum Mekanika Fluida.2015.Modul Praktikum Mekanika Fluida.Fakultas Pertanian, Universitas Jenderal Soedirman; Purwokerto.

Tim Dosen.2014.Petunjuk Praktikum Satuan Operasi.Universitas Mataram;Mataram.