Transcript
Review: Pengertian dan Jenis Fluida
Jenis-Jenis Aliran Fluida
Kecepatan Aliran Fluida
Transportasi Fluida
SUBTOPIK
JENIS-JENIS FLUIDA
Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, umumnya
berupa zat cair atau gas
Fluida berdasarkan nilai viskositasnya
Newtonian
Non-newtonian
Newtonian dan Non-newtonian Fluida Newtonian Nilai kekentalan atau viskositas tidak
dipengaruhi oleh gaya yang mengalirkan Viskositas
konstan
Air, minuman ringan, larutan garam dll
t= K (g )n nilai n = 1 t= K (g )
Fluida Non-newtonian Nilai kekentalan atau viskositas
dipengaruhi oleh gaya yang mengalirkan Viskositas
berubah
Dilatan
Viskositas meningkat dengan meningkatnya gaya
pengadukan Gula kental
t= K (g )n nilai n > 1
Pseudoplastik
Viskositas menurun dengan meningkatnya gaya
pengadukan Krim cair
t= K (g )n nilai n < 1
Keterangan:
t = shear stress (N/m2)
g = Shear rate (1/s)
K = Koefisien kekentalan (N/m2. sn )
n = Indeks tingkah laku aliran
t= K (g )n
JENIS-JENIS ALIRAN FLUIDA
1. Aliran laminar
Fluida mengalir/bergerak dengan pola lurus disepanjang
pipa
2. Aliran turbulen
Fluida mengalir secara acak, seolah-olah terjadi proses
pengadukan
Bagaimana menuntukan jenis aliran secara
kuantitatif?
Bilangan Reynolds (Re)
Bilangan Reynolds (Re)
Re < 2100 Jenis aliran laminar
2100 < Re < 4000 Jenis aliran transisi
Re > 4000 Jenis aliran turbulen
Newtonian
Non-newtonian
v = Kecepatan rata-rata (m/s)
n = indeks tingkah laku
R = Jari-jari (m)
K = Koefisien kekentalan (N/m2. sn )ρ = massa jenis (Kg/m3)
NReGe = Generalized Reynolds Number
Soal
1. Tentukan bilangan Reynold dan jenis aliran dari fluida Newtonian
yang dipompa dengan debit aliran 100 L/menit. Fluida/cairan
tersebut mempunyai densitas 1.02 g/cm3, viskositas 100 cP dan
mengalir melalui pipa yang diametenya 5,6 cm dan panjangnya 50
m. (1 cP = 0.001 Pa.s)
Kecepatan Aliran Fluida
ΔP = Perbedaan tekanan titik awal dan akhir (N/m2)
R = Jari-jari pipa (m)
L = Panjang pipa (m)
µ = Viskositas (Pa S)
v = Kecepatan rata-rata (m/s)
Vmaks = Kecepatan maksimum (m/s)
Q = debit (m3/s)
V = volume (m3)
A = luas permukaan (m2)
t = waktu (s)
v = kecep. rata2 (m/s)
Q = V/t = v A
TRANSPORTASI FLUIDA
Transportasi Perpindahan
Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, umumnya
berupa zat cair atau gas
TRANSPORTASI FLUIDA
Produksi makanan di industri Terdiri dari beberapa tahap produksi
masing-masing tahap menghasilkan intermediate product (produk
antara) Intermediate product ditransport dari satu tahap produksi ke
tahap produksi berikutnya melalui pipa
Bahan baku
(SMP, PO,
gula dll)
Pasteurisasi Evaporasi SKM
Air
Mixing
Produk antara Produk antara
Prinsip Dasar Transportasi Fluida
1. Kesetimbangan Massa
Nilai debit disetiap titik pada fluida yang mengalir dalam pipa Konstan
Persamaan kontinuitas
v1= Kecep. fluida rata2 titik 1 (m/s)
v2= Kecep. fluida rata2 titik 2 (m/s)
A1 = Luas permukaan titik 1 (m2)
A2 = Luas permukaan titik 2 (m2)
Q1 = Q2
v1 A1 = v2 A2
Prinsip Dasar Transportasi Fluida
2. Kesetimbangan Energi
Energi total selama proses transportasi adalah sama Persamaan Bernouli
(1)
(2)
𝑃1
ρ+ g h1 +
𝑣21
2=
𝑃2
ρ+ g h2 +
𝑣22
2
Prinsip Dasar Transportasi Fluida
2. Kesetimbangan Energi
Energi total selama proses transportasi adalah sama Persamaan Bernouli
𝑃1
ρ+ g h1 +
𝑣21
2=
𝑃2
ρ+ g h2 +
𝑣22
2
𝑃1
ρ+ g h1 +
𝑣21
2+𝑊 =
𝑃2
ρ+ g h2 +
𝑣22
2+
ΔP𝑓
ρ
W = Usaha dari pompa yang digunakan
ΔP𝑓
ρ= Hambatan aliran fluida
Hambatan Aliran Fluida (ΔP𝑓
ρ)
Hambatan karena gesekan pada pipa lurus
Hambatan karena kontraksi/penyempitan
Hambatan karena ekspansi/pengembangan
Hambatan karena sambungan (fittings)
Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus
Struktur permukaan (kekasaran) pipa akan
mempengaruhi aliran fluida Hambatan
fluida
Kekasaran pipa digambarkan dengan nilai
k/D
Nilai hambatan pada pipa lurus
ΔP
ρ= Hambatan pada pipa lurus
F = Fanning friction factorv = Kecepatan rata2 aliran fluida (m/s)L = Panjang pipa (m)D = Diameter pipa (m)
Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus
Fanning friction factor Ditentukan oleh jenis aliran fluida, karakteristik fluida dan
kekasaran pipa (k/D)
Aliran Laminar (Re < 2100), baik Newtonian ataupun Non-Newtonian Nilai f = 16/Re
Aliran Transisi atau Turbulen (2100 < Re < 4000 atau Re > 4000) Nilai f tergantung
nilai kekasaran (k/D)
Jika nilai k/D = 0
Bila 3 x 103 < Re < 104 f = 0,193 (Re)-0,35
Bila 104 < Re < 106 f = 0,048 (Re)-0,20
Jika nilai k/D > 0
Ditentukan dengan menggunakan Diagram Moody
Soal-Soal
1. Susu dengan viskositas 2 cP dan densitas 1.01 g/cm3
dipompa melalui pipa dengan diameter 0.02291 m dan
panjang 0.03048 m dengan debit aliran 0.00018927
m3/s. Hitunglah pressure drop (ΔP) dari system
pemompaan tersebut!
2. Saus tomat dipompa melalui pipa yang berdiameter
0.02291 m dan panjang 1 m dengan debit 0.00031545
m3/s. Hitunglah pressure drop (ΔP) dari system
pemompaan tersebut jika diketahui saus tomat
memiliki indeks tingkah laku aliran (n) 0.45, koefisien
kekentalan (K) 12.5 Pa.sn dan densitas 1.13 g/cm3.
Hambatan Karena Kontraksi/Penyempitan
ΔP
ρ= Hambatan karena penyempitan
Kf = Konstanta Tergantung diameter
v1 = Kecepatan rata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s)
α = Konstanta Tergantung jenis fluida dan jenis alirannya
Laminar Turbulen
Newtonian 1 2
Non-newtonian x 2
ΔP
ρ= kf
𝑣21α
Hambatan Karena Pengembangan/Ekspansi
Laminar Turbulen
Newtonian 1 2
Non-newtonian x 2
ΔP
ρ=𝑣21α
(1 − (A1A2)2)
ΔP
ρ= Hambatan karena pengembangan
v1 = Kecepatan rata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s)α = Konstanta Tergantung jenis fluida dan jenis alirannyaA1 = Luas area pipa pada posisi 1 (m2)A2= Luas area pipa pada posisi 2 (m2)
Hambatan Karena Sambungan (fittings)
ΔP
ρ= 𝑘𝑓
𝑣21α
ΔP
ρ= Hambatan karena sambungan
v1 = Kecepatan rata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s)α = Konstanta Tergantung jenis fluida dan jenis alirannyaKf = Konstanta Tergantung jenis sambungan, misal
sambungan siku 90ᵒ Kf = 0,75
Laminar Turbulen
Newtonian 1 2
Non-newtonian x 2
top related