Upload
koko
View
68
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
FLUIDA DINAMI K. Statik: rapat massa & tekanan kecepatan alir. Fluida dinamik/ bergerak. Beberapa anggapan (model) yang digunakan: Tak kompressibel ( incompressible ) Temperaturnya tidak bervariasi Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Beberapa anggapan (model) yang digunakan:•Tak kompressibel (incompressible)•Temperaturnya tidak bervariasi•Alirannya tunak, sehingga kecepatan dan tekanan fluida tidak bergantung terhadap waktu•Alirannya laminer•Alirannya tidak berrotasi (irrotational)•Tidak kental
Statik: rapat massa & tekanan
kecepatan alir
Fluida dinamik/bergerak
Laminer (Stabil)
Turbulen (Tak Stabil)
Gerak partikel mengikuti lintasan yang teratur(Satu sama lain tak pernah saling berpotongan)
Gerak partikel mengikuti lintasan yang tak teratur(Ada bagian yang berpusar)
garis alir
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
Bila sepanjang pipa berdiameter 150 mm mengalir gliserin pada 25 oC dengan kecepatan 3,6 m/s tentukan apakah jenis alirannya laminer atau turbulen
Soal
SoalBila 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 :
Nia (10-006)Hami (10-040)
Tentukan 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
Soal
Julia (10-013) = 10 poinAnggesta (10-007) = 7 poinYessica (10-016) = 4 poinIsom (10-019) = 7 poinAtika (10-006) = 7 poinKemala (10-011) = 7 poin
Persamaankontinyuitas
x1
x2
Encer (Nonviscous) Aliran Stabil (Tidak turbulen) Tak termampatkan (Incompressible)Selama mengalir kerapatannya konstan
Viskositas mendekati nol
Kecepatan partikel pada suatu titik konstan
Derajat gesekan internal fluida
Pv
A1
A2
v1
v2
1111 xAm
tvAm 2222
tvA 111
Muatan kekal :
21 mm
222111 vAvA
Apabila fluida tak termampatkan : 21
2211 vAvA
Av = konstan
Debit (Fluks)
Syarat fluida ideal (Bernoulli) :
1. Zat cair tanpa adanya geseran dalam (cairan tidak viskous)
2. Zat cair mengalir secara stasioner (tidak berubah) dalam hal kecepatan, arah maupun besarnya (selalu konstan)
3. Zat cair mengalir secara steady yaitu melalui lintasan tertentu
4. Zat cair tidak termampatkan (incompressible) dan mengalir sejumlah cairan yang sama besarnya (kontinuitas)
˃ Terdiri dari :+ Energi tekanan+ Energi potensial dan energi kenetik+ energi karena gesekan (friction loss
Persamaan Bernoulli
x1
x2v1
v2
P1A1
P2A2
y1
y2
111 xFW
111 xAP VP 1
222 xFW
222 xAP VP 2
Usaha total :VPPW )( 21
Perubahan energi kinetik :212
1222
1 )()( vmvmK
Perubahan energi potensial :
12 mgymgyU
Teorema Usaha - Energi :
UKW
12212
1222
121 )()()( mgymgyvmvmVPP
12212
1222
121 gygyvvPP
V
m
2222
121
212
11 gyvPgyvP
konstan221 gyvP
˃ SIFAT UMUM GAS IDEAL+ Aliran fluida dapat merupakan aliran tunak (STEADY ) dan tak tunak (non STEADY)+ Aliran fluida dapat termanpatkan (compressibel) dan tak
termanfatkan ( non compresibel )+ Aliran fluida dapat berupa aliran kental (viscous) dan tak kental
(non vicous)
» GARIS ALIR ( Fluida yang mengalir) ada 2˃ Aliran garis arus (streamline)˃ Aliran turbulen
1
2
Masuk
Keluar
A1
1, u1
2, u2
A2
mQuAuA
uAuA
mmmm
221121
222111
2121
maka , Jika
konstan
(steady) 0
Dalam hal u1 dan/atau u2 tidak uniform, maka harus digunakan u1,rata-rata dan u2,rata-rata
Persamaan Kontinuitas
Kekalan massa pada aliran fluida ideal
A1, v1A2, v2
1
2
Volume fluida yang melewati permukaan A1 dalam waktu t sama dengan volume melewati permukaanA2:
2211
2211
2211
)()(
vAvA
tvAtvA
AA
Dalam besaran debit konstanAvQ
Air keluar dari ujung pipa dengan diameter 0,8 cm tentukan debit air jikakecepatan air pada suatu titik didalam pipa 6 cm/s.
Air keluar dari ujung pipa dengan diameter 0,8 cm tentukan debit air jikakecepatan air pada suatu titik didalam pipa 6 cm/s.
Diket :
d = 0,8 cm r = 0,4 cm V= 6 cm Dit : Q = …………… jawab : Q = A.v = Πr2 v = Π (0,4)2 6
= Π 0,16 . 6 = 0,96Π m3/s
A1 A2
Soal
A1 A2
Diket : jawab : d1 = 4 cm, d2 = 2 cm A1. v1 = A2. v2 P1 = 10 N/m2 ΠR2 3 = ΠR2 V2
g = 10 m/s2 v2 = (2. 10-2)2 .3 ρ = 1000 kg/m3+ (10-2)2
V2 = 12 m/s Dit : P2 =……. P1 + ½ρv1
2 = P2 + ½ρv22
P2 = 3,25 x 104 Pa
Air mengalir sepanjang pipa horisontal, penampang tidak sama besar. Pada tempat dengan kecepatan air 35 cm/det tekanannya adalah 1 cmHg. Tentukanlah tekanan pada bagian pipa dimana kecepatan aliran airnya 65 cm/det.(g = 980 cm/det2) !
P1 = 1 cmHg = 1.13,6.980 dyne/cm2
P1 = 13328 dyne/cm2
v1 = 35 cm/det; v2 = 65 cm/det
Prinsip Bernoulli:P1 + pgy1 + 1/2v1
2 = P2 + gy2 + 1/2v22
Karena y1 = y2 (pipa horisontal), maka:P1 - P2 = 1/2 (V2
2 - V12)
P1 - P2 = 1/2 1 (652 352)P1 - P2 = 1/2 3000P1 - P2 = 1500 dyne/cm2Jadi:P2 = P1 - 1500P2 = 13328 - 1500P2 = 11828 dyne/cmP2 = 0,87 cmHg
» Kenapa aliran sungai terdapat perbedaan kecepatan aliran pada titik tengah dengan pinggir sungai ?
» Adanya gaya gesek antara fluida dan dinding
Fluida ideal
Fluida real
P1 P2 L
Viskositas / kekentalan dapat dibayangkan sebagai gesekan antara satu bagian dengan bagian yang lain dalam fluida.
P1 P2 L
F = gaya gesek antara dua lapisan zat cair yang mengalir= angka kekentalan = viskositasA= luas permukaan
L
V= kecepatan mengalir sepanjang L
Viskositas
P1 P2 L
Debit alir ( volum per detik) = Viskousitas = 10-3 Pa (air)
= 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari pembuluh, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu
Debit aliran fluida dipengaruhi oleh tahanan yang tergantung pd:
• Panjang pembuluh
• Diameter pembuluh
• Viskous / kekentalan zat cair (pada darah normal kekentalan 3.5 kali air)
• Tekanan
= Viskousitas = 10-3 Pa (air) = 3 – 4 .10-3 Pa (darah)
r = jari-jari pembuluh, L = Panjang
P = Tekanan, V = Volume, t = Waktu