336179_isi Makalah-1.docx

BAB I PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang Fluida adalah suatu zat yang dapat mengalir bisa berupa cairan atau gas. Fluida mengubah bentuknya dengan mudah dan di dalam kasus mengenai gas,mempunyai volume yang sama dengan volume uladuk yang membatasi gas tersebut. Pemakaian mekanika kepada medium kontinyu,baik benda padat maupun fluida adalah didasari pada hukum gerak newton yang digabungkan dengan hukum gaya yang sesuai.Salah satu cara untuk menjelaskan gerak suatu fluida adalah dengan membagi-bagi fluida tersebut menjadi elemen volume yang sangat kecil yang dapat dinamakan partikel fluida dan mengikuti gerak masing-masing partikel ini.Suatu massa fluida yang mengalir selalu dapat dibagi-bagi menjadi tabung aliran,bila aliran tersebut adalah tunak, waktu tabung-tabung tetap tidak berubah bentuknya dan fluida yang pada suatu saat berada didalam sebuah tatung akan tetap berada dalam tabung ini seterusnya. Kecepatan aliran didalam tabung aliran adalah sejajar dengan tabung dan mempunyai besar berbanding terbalik dengan luas penampangnya. (pantar,s, 1997) Konsep aliran fluida yang berkaitan dengan aliran fluida dalam pipa adalah : 1.Hukum kekentalan Massa 2.Hukum Kekentalan Energi 3.Hukum kekentalan Momentum 4.Katup 5.Orifacemeter 6.Arcameter (rotarimeter). (martomo, s, 1999) Setiap partikel dalam fluida dinamis akan bergerak menurut jenis aliran tertentu. Lintasan yang ditempuh oleh satu partikel dalam fluida yang mengalir dinamakan garis alir (flow line). Ada bermacam-macam jenis aliran fluida : a. Aliran mantap dan aliran tidak mantap b. Aliran merata dan aliran tidak merata c. Aliran turbulen dan aliran laminar

1.2 Rumusan Masalah Dalam pembahasan Dasar-dasar Aliran Fluida maka ada 6 jenis aliran dasar yang akan dikaji diantaranya :

1

     

1.3

Aliran Mantap Aliran Tidak Mantap Aliran Merata Aliran Tidak Merata Aliran Laminar Aliran Turbulen

Tujuan  Dapat memahami jenis-jenis aliran fluida.  Dapat membedakan jenis-jenis aliran fluida.

2

BAB II PEMBAHASAN

2.1

Macam-Macam Aliran Aliran dapat diklasifikasikan (digolongkan) dalam banyak jenis seperti:      

Aliran Mantap Aliran Tidak Mantap Aliran Merata Aliran Tidak Merata Aliran Laminer Aliran Turbulen

2.1.1 Aliran Mantap kelajuan pada setiap titik sama meskipun kelajuan aliran secara keseluruhan itu berubah/berbeda. Aliran air dikatakan steady (mantap) apabila kelajuan air pada setiap titik tertentu setiap saat adalah konstan. Hal ini berarti pada titik tersebut kelajuannya akan selalu konstan. Hal ini barati pada aliran steady (mantap) kelajuan pada satu titik tertentu adalah tetap setiap saat, meskipun kelajuan aliran secara keseluruhan itu berubah/berbeda. Aliran steady ini akan banyak dijumpai pada aliran air yang memiliki kedalaman yang cukup, atau pada aliran yang yang memiliki kecepatan yang kecil. Sebagai contoh aliran steady ini adalah aliran laminer, yakni bahwa arus air memiliki arus yang sederhana (streamline/arus tenang), kelajuan gerak yang kecil dengan dimensi vektor kecepatannya berubah secara kontinyu dari nol pada dinding dan maksimum pada sumbu pipa (dimensi linearnya kecil) dan banyak terjadi pada air yang memiliki kekentalan rendah. Aliran mantap terjadi jika di sembarang titik, kecepatan partikel-partikel fluida yang bersifat sama pada jangka waktu yang berurutan. Jadi, kecepatannya tetap terhadap waktu atau dv/dt = 0, tapi bisa berubah-ubah pada titik-titik yang berbedabeda atau terhadap jarak. Contoh aliran yang meliputi keadaan-keadaan aliran mantap, misalnya jalur-jalur pipa yang mnegalirkan cairan pada keadaan head tetap atau mulut sempit (orifice) yang mengalir pada keadaan tetap, menggambarkan aliran mantap.

3

2.1.2

Aliran Tidak Mantap

Aliran air dikatakan tidak mantap (unsteady) apabila kecepatan pada setiap tempat tertentu dan setiap saat tidak konstan. Hal ini berarti bahwa pada aliran ini kecepatan (v) sebagai fungsi dari waktu. Dalam aliran ini elemen penyusun air akan selalu berusaha menggabungkan diri satu sama lain dengan elemen air di sekelilingnya meskipun aliran secara keseluruhan berlangsung dengan lancar. Contoh aliran tidak steady ini adalah aliran turbulen, yakni bahwa partikel dalam fluida mengalami perubahan kecepatan dari titik ke titik dan dari waktu ke waktu berlangsung secara tidak teratur (acak). Oleh sebab itu aliran turbulen biasanya terjadi pada kecepatan air yang tinggi dengan kekentalan yang relatif tinggi serta memiliki dimensi linear yang tinggi, sehingga terdapat kecenderungan berolak selama pengalirannya.

2.1.3

Aliran Merata

Aliran merata terjadi bila besar dan arah kecepatannya tidak berubah dari titik ke titik di dalam fluida, atau dV/ds=0. Pernyataan ini menerangkan bahwa variable-variabel fluida lainnya tidak berubah bersama jarak, atau dy/ds = 0 , dp/ds = 0 , dp/ds = 0 , dan seterusnya. Aliran masuk di bawah tekanan melalui jalur-jalur pipa yang panjang bergaris tengah tetap adalah aliran merata baik aliran itu mantap ataupun tak mantap. Proses dalam keadan merata adalah proses dimana semua aliran yang masuk dan keluar, laju dan komposisinya tetap (tidak bergantung dari waktu). Pada keadaan seperti ini jumlah massa yang menumpuk juga tetap (laju akumulasi/penumpukan = 0 ) dan tidak turut diperhitungkan.

2.1.4

Aliran Tidak Merata

Aliran tak merata terjadi bila kecepatan, kedalaman, tekanan, dan seterusnya, berubah dari titik dalam aliran fluida tersebut atau , dV/ds ≠ 0 dan seterusnya. Pada proses yang tidak merata laju alir maupun komposisi senantiasa berubah (merupakan fungsi waktu). Untuk keadaan ini akumulasi selalu diperhitungkan.

2.1.5

Aliran Laminer

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan–lapisan, atau lamina–lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan terjadinya gerakan relatif antara lapisan. Sehingga aliran laminar memenuhi hukum viskositas Newton yaitu : τ = µ dy/du

4

2.1.6

Aliran Turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel-partikel fluida sangat tidak menentu karenamengalami percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan salingtukar momentum dari satu bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar.Dalam keadaan aliran turbulen maka turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga menghasilkan kerugian-kerugian aliran.

2.1.7 Bilangan Reynolds Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran itu dinamakan laminar, transisi atau turbulen. Re = ρ VD / µ

Dimana :

V kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s) D adalah diameter dalam pipa (m) ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3) µ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)

Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds) diasumsikan/dikategorikan laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.

5

BAB III SOAL DAN PEMBAHASAN

3.1 Soal dan Pembahasan 1. Jelaskan sifat-sifat aliran air yang ideal? Mengapa pembahasan sifat tersebut diperlukan? Penyelesaian : Aliran air yang ideal perlu memenuhi pernyataan sebagai berikut: a) Air tidak kompresibel, yakni bahwa selama air mengalir tidak mengalami pemampatan, sehingga selama mengalir massa jenisnya konstan. b) Air selama berpindah tempat tidak mengalami gesekan, sehingga aliran air akan memiliki gerak yang beraturan, sehingga aliran air akan memiliki gerak yang beraturan, tanpa berolak/berotasi dan selama mengalir tidak mengalami perubahan kepekatan. Pembahasan sifat ideal tersebut diperlukan agar memudahkan dalam pengkajian secara fisis syarat-syarat aliran air yang banyak dijumpai dalam kehidupan sehari-hari. 2. Persyaratan apa saja yang harus dipenuhi agar aliran memiliki aliran yang laminier? Penyelesaian : Aliran air dikatakan memiliki bentuk aliran laminier apabila dipenuhi persyaratan sebagai berikut:

Gambar 9. a)

Vektor kecepatannya berubah secara kontinyu dari nol pada dinding

dan maksimum pada sumbu pipa (lihat gambar 9). b)

Aliran tersebut berlangsung pada viscositas yang rendah, kecepatan

aliran kecil.

6

3.2 Soal Tentatif 1. Terdapat sebuah aliran air yang mengalir pada pipa beridameter 1 m dengan kecepatan rata rata 5 m/s. Viskositas absolut air yaitu 0,001 kg/ms. Tentukan: a. Bilangan Reynold dari aliran air tersebut b. Klasifikasikan aliran air tersebut.

7

BAB IV PENUTUP 4.1 Kesimpulan :     



 

Aliran disebut mantap (steady) apabila aliran semua tempat disepanjang lintasan aliran tidak berubah menurut waktu. Aliran air dikatakan tidak mantap (unsteady) apabila kecepatan pada setiap tempat tertentu dan setiap saat tidak konstan. Aliran merata terjadi bila besar dan arah kecepatannya tidak berubah dari titik ke titik didalam fluida. Aliran tidak merata terjadi bila kecepatan,kedalaman, tekanan, dan seterusnya, berubah dari titik ke titik dalam aliran fluida tersebut. Aliran dikatakan laminar jika lapisan fluida bergerak dengan kecepatan yang sama dan dengan lintasan partikel yang tidak memotong atau menyilang, atau dapat dikatakan bahwa aliran laminar di tandai dengan tidak adanya ketidak beraturan atau fluktuasi di dalam aliran fluida. Aliran dikatakan turbulen jika gerakan fluida tidak lagi tenang dan tunak (berlapis atau laminar) melainkan menjadi bergolak dan bergejolak (bergolak atau turbulen). Pada aliran turbulen partikel fluida tidak membuat fluktuasi tertentu dan tidak memperlihatkan pola gerakan yang dapat diamati. Re = ρ VD / µ Dikatakan laminar bila aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.

8