Latihan Soal Aliran Fluida 1. Tabung dengan ukuran diameter 20 cm dan panjang 30 m digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida Newtonian. Fluida dipompakan dengan laju 20 kg/s. Tekanan yang terbaca di bagian ujung hulu (upstream) dan hilir (downstream) berturut-turut adalah 130 kPa dan 120 kPa. Tentukan berapa viskositas fluida tersebut. Diketahui densitas fluida = 1000 kg/m3 Jawab: S ilakan dihitung sendiri, dengan rumus: 2. Suatu bahan pangan berbentuk fluida dianalisis karakteristik reologinya dengan menggunakan viscometer rotasional. Rotary viscometer yang digunakan memiliki konstanta spindle silinder dengan 7187 dyne/cm pada skala penuh. Spindle (diameter 1 cm, panjang 6 cm) dimasukkan ke dalam thermo jacket housing (dimater dalam 1.5 cm). Hasil viscometer indicator reading (% full scale) adalah sbb: N (rpm) Viscometer indicator reading (% full scale) 2 4 8 23 10 28 18 48 22 96 Berdasarkan pada analisis Anda, bagaimana karakteristik fluida tersebut? Jawab: Buat plot ln w vs ln w N. N. rpm rpm Torsi Torsi terbaca terbaca (%FS) (%FS) w (1/s) (1/s) w (dyne/ (dyne/ cm cm 2 ) Ln Lnw Ln Ln w
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Latihan Soal Aliran Fluida
1. Tabung dengan ukuran diameter 20 cm dan panjang 30 m digunakan untuk mengukur viskositas suatu fluida Newtonian. Fluida dipompakan dengan laju 20 kg/s. Tekanan yang terbaca di bagian ujung hulu (upstream) dan hilir (downstream) berturut-turut adalah 130 kPa dan 120 kPa. Tentukan berapa viskositas fluida tersebut. Diketahui densitas fluida = 1000 kg/m3Jawab: Silakan dihitung sendiri, dengan rumus:
2. Suatu bahan pangan berbentuk fluida dianalisis karakteristik reologinya dengan menggunakan viscometer rotasional. Rotary viscometer yang digunakan memiliki konstanta spindle silinder dengan 7187 dyne/cm pada skala penuh. Spindle (diameter 1 cm, panjang 6 cm) dimasukkan ke dalam thermo jacket housing (dimater dalam 1.5 cm). Hasil viscometer indicator reading (% full scale) adalah sbb:
N (rpm) Viscometer indicator reading (% full scale)2 48 2310 2818 4822 96
Berdasarkan pada analisis Anda, bagaimana karakteristik fluida tersebut?
Ingat : w = K(w)n ln w = ln K + n ln(w) cari persamaan garis lurus ln w vs ln w
kemiringan = nintersep = ln K
A = 1.94 à log K = 1.94 à K = 87B = 1.24 à n > 1 à Fluida Non Newtonian
3. Dengan menggunakan viskometer tabung, seorang mahasiswa ITP melakukan karakterisasi reologi produk baru berupa emulsi sebagai tugas akhirnya. Tabung yang digunakan mempunyai diameter 2 cm dan panjang 30 cm, dan data yang diperoleh adalah sbb:
P (Pa) Volumetrik flow rate (cm3/s)
10.012.515.017.520.0
1.251.551.802.052.55
Berdasarkan pada analisis Anda, bagaimana karakteristik reologi produk emulsi tersebut?
Jawab:Dik: D = 2 cm = 2 x 10-2 = 0.02 mL = 30 cm = 0.3 m = o + k n à o ~ 0
Linearisasi : log o = n . log + log k w = PR / 2 L = 0.0167 P Pa/m2
w = 8 V/D à V = Q/(/4 x D2) = 3184.7 Q m/sw = 8 V/D = 8 (3184.7 Q) / (0.02) = 1273880 Q P (Pa) w Q (m3/s) w Log w
(sb y)Log w
(sb x)10.012.515.017.520.0
0.1670.2090.2510.2920.334
1.25 x 10-61.55 x 10-61.80 x 10-62.05 x 10-62.55 x 10-6
1.5921.9742.2932.6123.248
-0.777-0.680-0.600-0.535-0.476
0.2020.2950.3600.4170.512
Buat dalam persamaan Linier:Log w = n log w + log kà n dalam kalkulator = 1.0004648Log w = 1.000 log w - 0.971n = 1.000 à Fluida NewtonianLog k = -0.971K = 0.107 = kn
à = 0.107 PaS
Latihan Soal Transportasi Fluida
4. Susu dengan viskositas 2 cP dan densitas 1.01 g/cm3 dipompa melalui pipa sanitari lurus berukuran 1-in (nominal) dan panjang 1 feet dengan debit aliran 3 gal/menit. Hitunglah pressure drop (P) dari sistem pemompaan tersebut!.
Jawab:Dari Tabel tentang ukuran pipa, 1-in (nominal), maka ID = 0,02291 mL = 1 ft(0.3048) m/ft = 0.3048 m.
Karena Re>2100 à aliran bersifat turbulen. nilai f, dengan Re<104 dan pipa sanitari dianggap halus (tanpa hambatan).
f = 0,193(Re)-035 = 0,193(5310)-0.35=0,0095.
Nilai P dihitung sbb:
5. Saus tomat dipompa melalui sanitary pipe berdimensi 1-in (nominal) dengan flow rate 5 gal/menit. Hitunglah pressure drop (P) per meter panjang pipa! Saus tomat memiliki indeks tingkah laku aliran (n) 0.45, koefisien kekentalan (K) 125 dyne-secn/cm2 dan densitas 1,13 g/cm3.
Jawab:
Dik: Fluida bersifat non-Newtonian pseudoplastik
Konversi data yang ada ke satuan SI.Dari Tabel Ukuran pipa, D=0.02291 m; R=0.01146 mn = 0,45 (tanpa dimensi)
L = 1 m
Karena fluida non-Newtonian, Re dihitung dengan persamaan sbb:
(laminar)
Untuk aliran laminar, P dihitung sbb, dimana f=16/Re
6. Pipa dengan ID 3 cm digunakan untuk memompakan bahan pangan berbentuk emulsi (densitas 1040 kg/m3, viskositas 1600 x 10-6 Pa.s) ke dalam tangki (diameter 1.5 m dan tinggi 3 m). Diketahui bahwa bahan tersebut akan rusak (mengalami pemisahan emulsi) jika dialirkan secara turbulen. Ditanyakan, berapa waktu tercepat yang bisa digunakan untuk mengisi penuh tangki dengan bahan pangan tersebut?
Jawab:Diketahui :
ID pipa = 3 cm r = 1040 kg/m3 m = 1600 x 10-6 Pa.s D tangki = 1.5 m h tangki = 3 m
Ditanyakan:t untuk mengisi penuh tangki secara laminer.
Jawab:
Re = 2100 = D V/ = (1040 kg/m3 x 0.03 m x V) / 1600 x 10-6 Pa.s
V = 0.10769 m / sQ = V x A = V x ( x D 2/4 ) = (0.10769 m/s) x (3.14 x 0.03 m2/4) = 7.61 x 10-5 m3 /s
Volume tangki = ( x D tangki 2/4 ) x h = (3.14 x 1.52/4) x 3.0 m = 5.298 m3
t = volume tangki / Q = 5.298 m3 / 7.61 x 10-5 m3/s = 19.3 jam
7. Hitunglah total ekuivalen panjang pipa besi 1 in yang akan menghasikan perbedaan tekanan 70 kPa untuk fluida yang mempunyai Q = 50 l/min, r = 988 kg/m3 dan m = 2 cp. Pipa yang digunakan jenis wrought pipe (kasar). Gunakan Diagram Moody.
Diketahui ID (1 in) = 0.026644 mQ = 50 l/min = 50 l/min x 1/60 min/s x 10-3 m3/l = 8.33 x 10-4 m3/sm = 2 cp= 2 x 10 -3 Pa.s r = 988 kg/m3 Pipa jenis wrought iron pipe 1 inDP = 70 kPa = 70000 Pa
Gunakan Pers. FanningDP /L = 2 V2 fr / DL = DP x D / 2 V2 fr V diperoleh dari QV = Q/A = Q / ¼ pD2 = (8.33 x 10-4)/ (1/4 (3.14)(0.026644)2) = 1.495
Tentukan: aliran turbulen atau laminar?
Hitung nilai Re
Re = rDV / m = (988)(0.02664) (1.495) / (2 x 10-3) = 19681.5
Karena Re > 2100 à Aliran turbulen Tentukan nilai f à Gunakan Diagram Moody
Re = 19681.5e untuk wrought iron = 45.7 x 10-6
e/D = 1.7152 x 10-3 = 0.0017152Sehingga dari Diagram Moody diperoleh:f = 0.0075
Gunakan Pers. FanningL = (DP x D) / (2 V2 fr) = (70000 x 0.0254) / (2 x 0.0059x1.6442x 988) = 56.3 m