Bab Ii.docx

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Fluida Fluida adalah salah satu bagian dari fasa benda (padat, cair, dan gas). Fluida ada yang berfasa cair dan gas, tetapi tidak ada yang berfasa padat. Benda berfasa padat tidak dapat disebut fluida karena benda padat tidak dapat mengalir. 2.1.1 Definisi Fluida Fluida adalah istilah yang digunakan untuk menyebut segala jenis zat yang dapat mengalir. Baik itu dalam bentuk cairan ataupun gas, selama bisa mengalir maka akan di sebut fluida. Hampir semua bentuk air dan gas disebut fluida. Karena zat cair dan gas memiliki sifat fisik yang sama, yaitu dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Contoh fluida yang paling sederhana adalah air dan udara. Selain itu fluida juga dapat diartikan sebagai gugusan yang tersusun atas molekul - molekul dengan jarak pisah yang cukup besar untuk gas dan jarak pisah yang cukup kecil untuk zat cair. Molekul - molekul tersebut tidak dapat terikat pada suatu sisi, melainkan zat-zat tersebut saling bergerak bebas terhadap satu dengan yang lainnya. Fluida juga dapat diartikan sebagai suatu zat yang tidak mampu menahan tegangan geser. 2.1.2 Viskositas Viskositas merupakan suatu cara untuk menyatakan berapa daya tahan dari aliran yang diberkan terhadap suatu cairan. Kebanyakan dari viscometer digunakan untuk mengukur kecepatan suatu cairan yang mengalir melalui pipa gelas (gelas kapiler). Definisi lain dari viskositas ialah ukuran yang menyatakan kekentalan dari suatu cairan atau fluida. Kekentalan merupakan sifat cairan yang berhubungan erat dengan hambatan agar mengalir. Viskositas cairan tersebut akan menimbulkan gesekan antar bagian atau lapisan cairan yang bergerak dengan benda lainya. Hambatan atau gesekan yang terjadi merupakan hasil dari gaya kohesi dalam zat cair. Viskositas juga dapat diukur dengan cara mengukur laju cairan yang melalui tabung berbentuk silinder. Nilai dari viskositas juga dapat menentukan kecepatan mengalirnya cairan.

4

Dalam zat cair, viskositas dapat dihasilkan oleh gaya kohesi antara molekul zat cair. Sedangkan pada gas, viskositas tersebut timbul sebagai akibat dari tumbukan antara molekul gas. Viskositas zat cair itu dapat ditentukan secara kuantitatif yaitu dengan besaran yang disebut koefisien viskositas. Satuan SI koefisien viskositas ialah (Ns/m2/pascal sekon (Pa s). untuk Satuan cgs (centimeter gram sekon) dan untuk SI koifisien viskositas adalah dyne.s/cm2 = poise (p). Viskositas juga dapat dinyatakan dalam centipoise (cP). 1 cP = 1/1000 P. 1. Viskositas Dinamis (Mutlak/Absolut) Viskositas absolut (koefisien viskositas mutlak) adalah sebuah ukuran resistensi internal. Viskositas dinamis merupakan gaya tangensial per satuan luas yang dibutuhkan agar dapat memindahkan suatu bidang horisontal ke sebuah bidang lainnya, dalam unit kecepatan (velocity), ketika mempertahankan jarak dalam sebuah cairan. Hukum Newton berbunyi bahwa tegangan geser dalam suatu cairan sebanding dengan laju perubahan kecepatan normal aliran, laju kecepatan ini disebut sebagai gradien kecepatan. T = µ (dc / dy) Keterangan: 

T = Tegangan geser (N/m2)



µ = Viskositas dinamis (Ns/m2)



dc = satuan kecepatan (m/s)



dy = satuan jarak antara (m).

2. Viskositas Kinematis Viskositas kinematis ialah suatu rasio antara viskositas absolut untuk kepadatan (densitas) dengan jumlah dimana tidak ada kekuatan yang terlibat. Viskostatis kinematik dapat dihitung dengan membagi viskositas absolut cairan dengan densitas massa cairan. v = µ /ρ Keterangan 

v = viskositas kinematis satuan (m2/s)



µ = viskositas absolut / dinamis satuan (Ns/m2)

5



ρ = densitas satuan(kg/m3).

2.1.3 Satuan Gaya, Massa, Panjang, dan Waktu 1. Gaya Gaya

adalah

suatu

kekuatan

(tarikan

atau

dorongan)

yang

mengakibatkan benda yang dikenainya akan mengalami perubahan posisi atau kedudukan (bergerak) serta berubah bentuk. Gaya juga dapat diartikan sebagai suatu tarikan atau dorongan yang dikerahkan sebuah benda terhadap benda lain. Gaya memiliki satuan Newton (N) atau Kg.m/s2 dalam SI. 2. Massa Massa adalah suatu sifat fisika dari suatu benda yang digunakan untuk menjelaskan berbagai perilaku objek yang terpantau. Dalam kegunaan sehari-hari, massa biasanya disinonimkan dengan berat. Namun menurut pemahaman ilmiah modern, berat suatu objek diakibatkan oleh interaksi massa dengan medan gravitasi. Massa memiliki satuan kilogram (Kg) dalam SI.

Gambar 2.1 Tangga konversi satuan massa Sumber: http://www.ilmusainsonline.com/2016/11/tangga-konversipengukuran-satuan-berat-matematika.html

3. Panjang Panjang merupakan dimensi suatu benda yang menyatakan jarak antara ujung dengan ujung. Secara umum, panjang ini sendiri dapat dibagi ke

6

dalam tinggi, yaitu jarak vertikal atau lebar yang merupakan jarak dari satu sisi ke sisi lainnya yang diukur pada sudut tegak lurus terhadap panjang benda. Panjang memiliki satuan meter (m) dalam SI.

Gambar 2.2 Tangga konversi satuan panjang Sumber: https://www.rumusmatematika.org/2017/09/pembahasansatuan-panjang-lengkap.html

4. Waktu Secara umum waktu diartikan sebagai seluruh rangkaian saat ketika diproses, perbuatan atau keadaan atau berlangsung. Dalam hal ini skala waktu merupakan interval antara dua buah keadaan atau kejadian atau bisa juga lama berlangsungnya suatu kejadian. Waktu memiliki satuan sekon (s) dalam SI.

7

Gambar 2.3 Konversi satuan waktu Sumber: https://gurubukan.wordpress.com/2013/11/02/77/

2.1.4 Sifat-Sifat Fluida Setiap jenis fluida memiliki sifatnya masing-masing, diantaraya: 1. Rapat massa Rapat massa adalah ukuran konsentrasi massa zat dan dinyatakan dalam bentuk massa (m) persatuan volume (v). ρ=m/V Keterangan: 

ρ = rapat massa (kg/m3)



m = massa (kg)



V = volume (m3)

2. Viskositas Viskositas adalah sifat zat (fluida) untuk melawan tegangan geser pada waktu bergerak atau mengalir. Viskositas disebabkan adanya kohesi antara partikel zat cair sehingga menyebabkan adanya tegangan geser antara molekul-molekul yang bergerak. Zat cair ideal tidak memiliki viskositas. Viskositas zat cair dapat dibedakan menjadi dua yaitu viskositas dinamik atau kekentalan absolut dan kekentalan kinematis.

8

3. Kemampatan Kemampatan adalah perubahan volume karena adanya perubahan (penambahan) tekanan, yang ditunjukan oleh perbandingan antara perubahan tekanan (dP) dan perubahan volume terhadap volume awal (dV/V). Perbandingan tersebut dikenal dengan modulus elastisitas (k). k=−

𝑑𝑃 𝑑𝑉 𝑉

4. Tegangan permukaan Molekul-molekul pada zat cair akan saling tarik menarik secara seimbang diantara sesamanya dengan gaya berbanding lurus dengan massa (m) dan berbandingterbalik dengan kuadrat jarak (r) antara pusat massa. F = (m1 + m2) / r2 Keterangan: 

F = gaya tarik menarik



m1, m2 = massa molekul 1 dan 2



r = jarak antar pusat massa molekul

5. Kapilaritas Kapilaritas terjadi akibat adanya gaya kohesi dan adhesi antar molekul, jika kohesi lebih kecil dari pada adhesi maka zat air akan naik dan sebaliknya jika lebih besar maka zat cair akan turun. Kenaikan atau penurunan zat cair di dalam suatu tabung dapat dihitung dengan menyamakan gaya angkat yang dibentuk oleh tegangan permukaan dengan gaya berat.

9

Gambar 2.4 Kenaikan dan penurunan kapilaritas Sumber: http://www.academia.edu/8747750/Sifat-Sifat_Fluida

2.1.5 Fluida Inkompresibel dan Kompresibel Berdasarkan sifat kerapatan massa nya fluida terbagi menjadi 2 jenis, yaitu: 1. Fluida Inkompresibel Fluida inkompresibel adalah fluida yang tidak mengalami perubahan volume ketika terjadi perubahan tekanan, akibatnya kerapatan massa/massa jenisnya akan konstan. Contoh: Air (zat cair)

Gambar 2.5 Fluida inkompresibel Sumber: https://www.mechcadcam.com/what-is-specific-gravity-andcompressible-incompressible-fluid/

10

2. Fluida Kompresibel Fluida kompresibel adalah fluida yang mengalami perubahan volume ketika terjadi perubahan tekanan, akibatnya kerapatan massa/massa jenisnya akan berubah. Contoh: Udara (gas)

Gambar 2.6 Fluida kompresibel Sumber: https://www.mechcadcam.com/what-is-specific-gravity-andcompressible-incompressible-fluid/

2.1.6 Fluida Newtonian dan Non-Newtonian Berdasarkan kaidah hukum Newton (perbandingan antara tegangan geser dengan laju perubahan bentuk) fluida terbagi menjadi 2, yaitu: 1. Fluida Newtonian: Suatu fluida yang mengikuti kaidah hukum Newton, dimana terdapat hubungan linear anatara besarnya tegangan geser terhadap laju perubahan bentuknya. Viskositas fluida Newtonian akan berubah jika terjadi perubahan suhu dan tekanan, tidak bergantung pada gaya-gaya yang bekerja pada fluida. Contoh: Air 2. Fluida Non-Newtonian Suatu fluida yang tidak mengikuti kaidah hukum Newton, dimana hubungannya antara besarnya tegangan geser terhadap laju perubahan bentuknya tidak linear. Viskositas pada fluida ini akan mengalami perubahan ketika ada gaya yang bekerja. Hal ini menyebabkan fluida

11

Non-Newtonian tidak memiliki viskositas yang konstan. Fluida NonNewtonian terbagi menjadi berbagai jenis, diantaranya: a) Pseudoplastik Fluida yang dimana viskositasnya cenderung menurun saat tegangan gesernya meningkat. Contoh: Cat lateks b) Dilatant Fluida yang dimana viskositas dan tegangan gesernya sama-sama cenderung mengalami peningkatan. Contoh: Kanji (tepung jagung) c) Bingham Fluida yang dimana viskositasnya sangat tergantung pada tegangan geser. Semakin lama viskositasnya akan konstan. Contoh: Pasta gigi.

Gambar 2.7 Fluida Non-Newtonian Sumber: https://www.youtube.com/watch?v=5YEaXa3X3dk

2.2 Aliran Fluida Aliran fluida terbagi menjadi tiga jenis, yaitu: 1. Aliran Laminer Aliran fluida dimana kondisi pergerakan partikel dari fluida seragam dan beraturan. (Re < 2300)

12

Gambar 2.8 Aliran laminer Sumber: https://slideplayer.com/slide/11622534/

2. Aliran Transisi Aliran fluida dimana kondisi partikel fluida berada pada peralihan dari kondisi seragam menuju kondisi acak. (Re = 2300)

Gambar 2.9 Aliran transisi Sumber: https://slideplayer.com/slide/11622534/

3. Aliran Turbulen Aliran fluida dimana kondisi pergerakan partikel fluida adalah acak dan tidak beraturan. (Re > 2300)

Gambar 2.10 Aliran turbulen Sumber: https://slideplayer.com/slide/11622534/

2.3 Fenomena-Fenomena Fluida Dalam kehidupan sehari-hari fluida mengalami beberapa fenomena, diantaranya:

13

1. Efek Magnus Efek Magnus adalah fenomena yang dapat diamati yang umumnya dikaitkan dengan objek yang berputar bergerak melalui cairan. Defleksi terjadi ketika objek berputar, defleksi tidak akan terjadi ketika objek tidak berputar. Defleksi dapat dijelaskan oleh perbedaan tekanan fluida pada sisi berlawanan dari objek yang berputar.

Gambar 2.11 Efek Magnus Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Magnus_effect

2. Convection Cell Pada medan aliran fluida dinamis, convection cell adalah fenomena yang terjadi ketika ada perbedaa kerapatan massa didalam fluida (cair dan gas). Perbedaan ini meyebabkan naik turunnya arus yang merupakan karakteristik utama dari sel konveksi.

Gambar 2.12 Convection cell Sumber: https://www.slideshare.net/nermine_ghis/convection-cell

14

3. Pergeseran Darwin Dalam fluida dinamis, pergeseran Darwin merujuk pada fenomena sebuah bidang fluida yang diam secara permanen berpindah akibat dilalui suatu benda. Fenomena ini ditemukan setelah Sir Charles Galton Darwin membuktikan pada tahun 1953 bahwa volume pergeseran dikalikan dengan rapat massa fluida sama dengan massa benda yang di jatuhkan.

Gambar 2.13 Pergeseran Darwin Sumber: https://en.wikipedia.org/wiki/Darwin_drift

4. Vortex Pusaran air (Vortex) didefinisikan sebagai aliran air yang bergerak secara rotasi dan membentuk spiral. Ukuran lingkaran spiral semakin ke bawah akan semakin kecil. Kecepatan rotasi terbesar terjadi pada pusat rotasi dan menurun secara bertahap seiring bertambahnya jarak dari pusat.

Gambar 2.14 Vortex Sumber: http://health.thewest.com.au/news/2622/dont-get-sucked-intothe-worry-vortex 15

5. Wind Wave Dalam fluida dinamis, gelombang angin atau gelombang yang dihasilkan angin adalah gelombang yang terjadi pada permukaan fluida. Gelombang ini dihasilkan dari angin yang bertiup disepanjang permukaan fluida.

Gambar 2.15 Wind Wave Sumber:http://homepages.cae.wisc.edu/~chinwu/CEE514_Coastal_Engin eering/2003_Students_Web/Ahmed/Theories.html

2.4 Definisi-Definisi 2.4.1 Head Head adalah energi yang diperlukan untuk mengalirkan fluida, dinyatakan dengan satuan meter (m). Pada fluida inkompresible, head dihitung dengan persamaan berikut: H = (Zd - Za) + (

Pd  Pa



)+

Q2 1 1 .( 2 - 2 ) 2 g Ad Aa

Dimana: 

H = Head



Zd = Posisi ketinggian titik 1 (m)



Za = Posisi ketinggian titik 2 (m)



Pd = Tekanan pada titik 1 (Pa)



Pa= Tekanan pada titik 2 (Pa)



Q = Debit aliran (m3/s)



Ad = Luas penampang titik 1 (m2)



Aa = Luas penampang titik 2 (m2)



g = Gravitasi (9.81 m/s2)

16

2.4.2 Head Loss Istilah head loss muncul sejak diawalinya percobaan-percobaan hidrolika abad ke sembilan belas, yang sama dengan energi persatuan berat fluida. Arti head loss sendiri adalah hilangnya energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga satuan head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian. Perhitungan head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Penurunan tekanan untuk aliran turbulen adalah fungsi dari angka Reynold, perbandingan panjang dan diameter pipa (L/D) serta kekasaran relatif pipa (e/D). Kerugian energi (Head losses) bergantung pada: 1. Bentuk, ukuran dan kekasaran saluran. 2. Kecepatan fluida. 3. Kekentalan atau viskositas Faktor viskositas sendiri merupakan penyebab-utama dari semua kerugianhead, sehingga hampir selalu diikut-sertakan dalam perhitungan-perhitungan kerugian energi. Head loss terbagi menjadi dua, yaitu head loss mayor dan head loss minor. 2.4.3 Head Loss Mayor Kerugian mayor (Head Loss Mayor) diakibatkan oleh gesekan yang terjadi antara fluida yang mengalir dengan permukaan pipa bagian dalam. Kerugian ini tidak dapat dihindari pada suatu sistem pemipaan teteapi kerugian ini dapat dianalisis dan diketahui besarnya dengan menggunakan persamaan: 𝐿 𝑉2 𝐻𝑙 = 𝑓 𝑥 𝑥 𝐷 2𝑔 Dimana: 

Hl = Head Loses Mayor (m)



f = Faktor gesekkan (dicari dari diagram moody)



V = Kecepatan Aliran Fluida (m/s)



L = Panjang Pipa (m)



D = Diameter dalam pipa (m) 17



g = Percepatan Gravitasi Bumi (9,81) (m/s2)

2.4.4 Head Loss Minor Kerugian minor diakibatkan oleh perubahan dimensi dan bentuk pipa. Karena akibat perubahan dimensi dan bentuk pipa selain mengalami kerugian gesekan, fluida akan menumbuk permukaan yang berubah dimensinya yang menyebabkan kerugian energi pada aliran. Kerugian ini dapat dianalisis dan diketahui besarnya dengan menggunakan persamaan: 𝑉2 𝐻𝑙𝑚 = 𝐾 2𝑔 Dimana: 

Hlm = Head Loses Minor (m)



K = Konstanta kerugian minor (dari tabel kerugian minor)



V = Kecepatan Aliran Fluida (m/s)



g = Percepatan Gravitasi bumi (9,81) (m/s2)

2.4.5 Water Hammer Bila kecepatan aliran massa air di dalam saluran pipa dikurangi atau dihentikan sama sekali, maka akan menimbulkan kenaikan tekanan di dalam pipa tersebut. Tekanan ini terjadi karena adanya kejutan aliran akibat perubahan energi kinetik massa air yang mengalir menjadi energi regangan. Fenomena ini dikenal dengan nama pukulan air (water hammer). Penyebab pertama terjadinya water hammer adalah adanya Hydraulic Shock. Yakni terjadinya penutupan katup secara tiba-tiba, sehingga air yang tadinya mengalir secara kencang akan memantuk ke segala sisi hingga kekuatan alirannya terdistribusikan seluruhnya.

18

Gambar 2.16 Water Hammer Sumber: http://www.plumbingblog.co.uk/water-hammer-how-toprevent-water-hammer/

2.4.6 Pressure Drop Penurunan tekanan (pressure drop) adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan penurunan tekanan dari satu titik dalam pipa atau tabung ke hilir titik. Penurunan tekanan adalah hasil dari gaya gesek pada fluida ketika mengalir melalui tabung yang disebabkan oleh resistensi terhadap aliran.

2.4.7 Kavitasi Kavitasi adalah fenomena perubahan fase uap dari zat cair yang sedang mengalir, karena tekanannya berkurang hingga di bawah tekanan uap jenuhnya. Pada pompa bagian yang sering mengalami kavitasi adalah sisi hisap pompa. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi kavitasi, diantaranya: 1. Tekanan atmosfer semakin tinggi dari permukaan air laut, maka tekanan atmosfer semakin rendah. Karena itu dapat meningkatkan resiko kavitasi (jika NPSH menjadi negatif). 2. Temperatur cairan yang dipompa sangat berpengaruh pada nilai NPSH (Net Positive Suction Head). Semakin tinggi temperatur yang dipompa, maka resiko kavitasi semakin tinggi.

19

3. Semakin tinggi pompa dari kolom air yang akan dihisap, kemungkinan terjadi kavitasi akan semakin tinggi. Semakin tinggi air semakin rendah tekanan. 4. Panjang pipa suction, jumlah fitting, strainer dan jenis pipa yang kasar, akan mempengaruhi rugi tekanan/head, yang akan berpengaruh pada besarnya sisa NPSH. 5. Pompa umumnya memiliki karakteristik NPSH required tersendiri.

Gambar 2.17 Proses kavitasi Sumber: http://funny-mytho.blogspot.com/2010/12/kavitasi-danpencegahannya.html

2.4.8 Bentuk-Bentuk Pipa Bentuk-bentuk sambungan pipa dibagi menjadi berbagai jenis, sambungan tersebut akan sangat berperan dalam sebuah sistem pemipaan. Sambungansambungan tersebut, diantaranya: 1. Elbow Fungsi dari elbow adalah untuk mengubah arah pipa. Dalam praktek pemipaan sering ditemui perubahan arah pipa dan itu hal yang lazim dalam sebuah instalasi, umumnya elbow tersedia dengan ukuran sudut 45 dan 90 derajat, meskipun bisa di dapatkan ukuran lainnya.

20

Gambar 2.18 Elbow Sumber: http://abi-blog.com/jenis-fitting-fungsi-dan-bahan/ 2. Tee Fungsi utamanya adalah menggabungkan beberapa jalur pipa ke arah satu pipa atau sebaliknya dari satu pipa ke beberapa pipa pembagi. Tee memiliki satu input dan dua output (atau sebaliknya), terbagi dengan sudut 90 maupun 45 derajat.

Gambar 2.19 Tee Sumber: http://www.idpipe.com/2014/08/jenis-jenis-fitting-padapipa.html 3. Coupling and Union Coupling dan union tersedia dalam berbagai ukuran tergantung desain instalasi yang akan di kerjakan. Fungsi utamanya hanya untuk menyambungkan dua pipa atau tubing. Desain untuk coupling dan union biasanya di buat pendek.

21

Gambar 2.20 Coupling and union Sumber: http://abi-blog.com/jenis-fitting-fungsi-dan-bahan/

4. Caps and Plugs Pada kedua komponen material ini pada dasarnya berfungsi sama namun dengan cara atau metode berbeda. Caps adalah sebagai penutup ujung pipa penuh (menjadi buntu) sedangkan plugs adalah menutup ujung pipa tetapi di pasang sejenis stopper pada ujungnya.

Gambar 2.21 Caps and plugs Sumber: http://abi-blog.com/jenis-fitting-fungsi-dan-bahan/

5. Kompresi Pada fitting kompresi terdapat bagian: bodi, nut, dan gasket ring (ferule). Dengan menggunakan tekanan untuk memperkuat koneksi sehingga mencegah kebocoran. Fitting ini banyak di gunakan dalam bidang industri maupun perumahan.

22

Gambar 2.22 Kompresi Sumber: http://abi-blog.com/jenis-fitting-fungsi-dan-bahan/ 2.4.9 Runaway Speed Runaway speed adalah kecepatan putar maksimum drive pada pompa sentrifugal ketika tidak tersambung atau tidak diberikan beban elektrik. Runaway speed juga dapat diartikan kecepatan maksimum suatu turbin pada aliran penuh dan tidak tersambung atau tidak diberikan beban poros. Runaway Speed juga memiliki arti yaitu kecepatan akibat pembukaan katup secara tibatiba.

2.4.10 Bilangan Reynold Dalam mekanika fluida, bilangan Reynolds adalah rasio antara gaya inersia (vsρ) terhadap gaya viskos (μ/L) yang mengkuantifikasikan hubungan kedua gaya tersebut dengan suatu kondisi aliran tertentu. Bilangan ini digunakan untuk mengidentikasikan jenis aliran yang berbeda, misalnya laminar, turbulen atau transisi. Namanya diambil dari Osborne Reynolds (1842–1912) yang mengusulkannya pada tahun 1883. Re =

𝜌𝑉𝐷 𝜇

Dimana: 

𝜌 = massa jenis (kg/m3)



𝑉 = kecepatan alir fluida (m/s)



𝐷 = Diameter aliran (m)



𝜇 = viskositas absolut (kg/m.s)

Bilangan Reynold untuk aliran internal:

23

Laminer

: Re < 2300

Transisi

: 2300 < Re < 4000

Turbulen : Re > 4000 Bilangan Reynold untuk aliran eksternal: Laminer

: Re < 5.105

Turbulen : Re > 5.105

2.4.11 Bilangan Nusselt Bilangan Nusselt adalah rasio pindah panas konveksi dan konduksi normal terhadap batas dalam kasus pindah panas pada permukaan fluida. Bilangan Nusselt adalah satuan tak berdimensi yang dinamai menggunakan nama Wilhelm Nusselt. Komponen konduktif diukur di bawah kondisi yang sama dengan konveksi dengan kondisi fluida stagnan atau tidak bergerak.

Dimana: 

L = panjang karakteristik



kf = konduktivitas termal fluida



h = koefisien pindah panas konvektif

2.4.12 Bilangan Grashoff Bilangan Grashof menunjukkan gaya angkat (buoyant) yang terjadi pada zat cair, gaya angkat yang terjadi ini disebabkan oleh perbedaan berat jenis sehingga terjadi konveksi secara alami (free convection), dalam bentuk persamaan ditulis: Gr = [(β.g.d3)/v2]. ∆t Dimana: 

Gr = Bilangan Grashof (tanpa dimensi)



β = Koefisien pemuaian zat cair (1/°C)



g = Percepatan gravitasi (m/jam2)



d = Diameter pipa (m)



∆ t = Perbedaan temperatur (°C) 24



ν = Viskositas kinematis (m2/jam)

2.5 Contoh Fluida pada Aplikasi Industri Fluida memiliki peranan yang sangat penting didalam dunia industri. Hampir seluruh dunia industri memanfaatkan fluida. Berikut adalah beberapa contoh aplikasi fluida di dunia industri: 1. Mesin Hidrolik Hydraulic machinery adalah mesin dan alat-alat yang menggunakan daya fluida untuk melakukan kerja. Alat berat adalah contoh umumnya. Dalam jenis mesin, cairan tekanan tinggi disebut fluida hidrolik yang akan ditransmisikan seluruh mesin ke berbagai hidrolik motor dan silinder hidrolik. Fluida dikontrol secara langsung atau secara otomatis oleh katup kontrol dan didistribusikan melalui selang dan tabung.

Gambar 2.23 Mesin hidrolik Sumber: http://cahyorealm.blogspot.com/2013/04/aplikasi-konsep-fluidadalam-kehidupan.html 2. Karburator Fungsi karburator adalah untuk menghasilkan campuran bahan bakar dengan udara, kemudian campuran ini dimasukan kedalam silinder-silinder mesin untuk tujuan pembakaran. Penampang bagian atas menyempit sehingga udara yang mengalir pada bagian ini bergerak dengan kelajuan yang tinggi. Sesuai asas Bernoulli, tekanan pada bagian ini rendah. Tekanan didalam tangki bensin sama dengan tekanan atmosfer. Tekanan atmosfer memaksa bahan bakar tersembur keluar melalui jet sehingga bahan bakar bercampur dengan udara sebelum memasuki silinder mesin.

25

Gambar 2.24 Karburator Sumber: http://cahyorealm.blogspot.com/2013/04/aplikasi-konsep-fluidadalam-kehidupan.html 3. Pesawat Terbang Penerapan lain dari asas Bernoulli adalah pada gaya angkat sayap pesawat terbang. Pesawat terbang dapat terangkat ke udara karena kelajuan udara yang melalui sayap pesawat. Jika tidak ada udara maka pesawat terbang tidak akan terangkat. Gaya angkat terbangkitkan karena ada perbedaan tekanan di permukaan atas dan permukaan bawah sayap. Bentuk airfoil sayap diciptakan sedemikian rupa agar tercipta karakteristik aliran yang sesuai dengan keinginan. Singkatnya, gaya angkat akan ada jika tekanan dibawah permukaan sayap lebih tinggi dari tekanan diatas permukaan sayap. Perbedaan tekanan ini dapat terjadi karena perbedaan kecepatan aliran udara diatas dan dibawah permukaan sayap.

Gambar 2.25 Sayap pesawat terbang Sumber: http://cahyorealm.blogspot.com/2013/04/aplikasi-konsep-fluidadalam-kehidupan.html

26