ALIRAN VISKOSITAS DINAMIK Fluida pada pelat yang diam

ALIRAN VISKOSITAS 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

t= tegangan geser [N/m 2] F= gaya geser [ N] A= luas permukaan [m 2] V = kecepatan [m/s] Y = jarak vertikal [m] = viskositas dinamik [Pa. s]

SATUAN VISKOSITAS DINAMIK Satuan viskositas yang sering digunakan adalah poise Viskositas dinamik air sekitar 1 cp

VISKOSITAS KINEMATIK = rapat massa [kg/m 3 ] SATUAN VISKOSITAS KINEMATIK Satuan viskositas kinematik yang lain adalah stoke

• 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 viscometer

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

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 : 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)

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

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

Aliran turbulen

Contoh Soal No. 3 Minyak SAE 10 pada temperatur 30 o. C 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 :

Aliran turbulen

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

Contoh Soal No. 4 Tentukan bilangan Reynold dari aliran melalui saluran pada gambar d dengan debit sebesar 0, 16 m 3 /s. Data saluran d = 150 mm dan S = 250 mm. Fluida yang mengalir adalah ethylene glycol pada 25 o C. Jawab :

Soal Latihan no. 1 A major water main is in an 18 -in ductile iron pipe. Compute the Reynold number if the pipe caries 16. 5 ft 3 /s of water at 50 o F Answer : 9. 59 x 105 Soal Latihan no. 2 In a soft-drink bottling plant, the concentrated syrup used to make thedrink has a kinematic viscosity of 17. 0 centistokes at 80 o F. Compute the Reynold number for the flow of 215 L/min of the syrup through a 1 -in Type K copper tube Answer : 1. 06 x 104 Soal Latihan no. 3 Air with a specific weight of 12. 5 M/m and a dynamic viscosity of 2. 0 x 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. 04 x 104