fluids

1. Company
LOGO
Mekanika Fluida
Dr. Sukamta
Pertemuan: 1
Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta

2. Konsep Aliran Fluida
 Masalah aliran fluida dalam PPA :
!istem Ter"uka #$pen %hannel&
!istem Tertutup
!istem !eri
!istem Parlel
 'al(hal yang diperhatikan :
!ifat Fisis Fluida : Tekanan) Temperatur)
Masa Jenis dan *iskositas+

3. Konsep Aliran Fluida
 *iskositas suatu fluida "ergantung
pada harga T,KA-A- dan
T,MP,.ATU.+
Untuk fluida %air) tekanan dapat dia"aikan+
*iskositas %airan akan turun dengan %epat
"ila temperaturnya dinaikkan+

4. Konsep Aliran Fluida
 'al(hal yang diperhatikan :
Faktor /eometrik : 0iameter Pipa dan
Kekasaran Permukaan Pipa+
!ifat Mekanis : Aliran aminar) Aliran Transisi)
dan Aliran Tur"ulen+

5. Konsep Aliran Fluida
Aliran aminar
Aliran Transisi
Aliran Tur"ulen
2ilangan
2ilangan
.,Y-$0!
.,Y-$0!
µ
ρ
DV
=
Re

6. Konsep Aliran Fluida
 Arti fisis 2ilangan .,Y-$0! :
Menun3ukkan kepentingan .elatif antara
,F,K -,.!A dan ,F,K *!K$! dalam
/,.AKA- FU0A+

7. Konsep Aliran Fluida

8. Konsep Aliran Fluida
 Parameter yang "erpengaruh dalam
aliran :
0iameter Pipa #0&
Ke%epatan #*&
*iskositas Fluida #4&
Masa Jenis Fluida #ρ&
a3u Aliran Massa #ṁ)

9. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Prinsip Kekekalan Massa
Persamaan
Persamaan
K$-T-UTA!
K$-T-UTA!
AV
Q =

10. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Prinsip ,nergi Kinetik
!uatu dasar untuk
!uatu dasar untuk
penurunan
penurunan
persamaan
persamaan
!eperti :
1+ Persamaan ,nergi  Persamaan 2,.-AU
5+ Persamaan ,nergi Kinetik  ',A0 K,6,PATA-

11. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Prinsip Momentum
Menentukan
Menentukan
gaya(gaya
gaya(gaya
0inamik Fluida
0inamik Fluida
2anyak dipergunakan pada peren%anaan : P$MPA)
TU.2-) P,!A7AT T,.2A-/) .$K,T) 2A-/(
2A-/) KAPA) 2A-/U-A-) dll

12. Persamaan 0alam Aliran Fluida
6ontoh :
1
5
Jika pada kondisi 1 .e se"esar 1588) fluida yang mengalir adalah M-YAK+
Tentukan .e pada kondisi 5) "ila diketahui 01 9 5 mm dan 05 9 1 mm+

13. Persamaan 0alam Aliran Fluida
!olusi :
2
2
2
2
2
1
1
2
2
2
1
1
2
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Re
Re
Re
υ
υ
υ
D
V
A
A
V
V
A
V
A
V
Q
Q
D
V
D
V
=
=
⇒
=
=
=
⇒
=

14. Persamaan 0alam Aliran Fluida
6ontoh :
!e"uah system pemanas udara dengan menggunakan matahari) udara dingin
masuk kedalam pemanas melalui saluran re%tangular dengan ukuran ;88 mm <
18 mm) kemudian pada sisi keluarnya dengan menggunakan pipa "erdiameter
58 mm+ .apat massa udara pada sisi masuk 1+1= kg>m;
dan pada sisi keluarnya
1+5 kg>m;
+ Jika ke%epatan aliran udara pada sisi masuk pemanas se"esar 8+1
m>s) 'itung: a3u aliran massa udara dan ke%epatan udara pada sisi keluar+
1:88 mm
1888 mm
1?8
m
m

15. Persamaan 0alam Aliran Fluida
!olusi :
Diketahui :
Fluida 9 Udara
A1 9 8+; < 8+1 9 8+8@ m5
#sisi masuk&
A5 9 π>@ < #8+5 m&5
9 8+8@1 m5
#sisi keluar&
ρ1 9 1+1= kg>m;
ρ5 9 1+5 kg>m;
*1 9 8+1 m>s
ṁ1 9 ρ1 < A1 < *1
9 1+1= kg>m;
< 8+8@ m5
< 8+1 m>s
9 +5= < 18(;
kg>s

16. Persamaan 0alam Aliran Fluida
!olusi :
0engan persamaan K$-T-UTA! :
ρ1 < A1 < *1 9 ρ5 < A5 < *5
+5= < 18(;
kg>s 9 1+5 kg>m;
< 8+8@1 m5
< *5
*5 9 8+8 m>s
!ehingga :
ṁ5 9 1+5 kg>m;
< 8+8@1 m5
< 8+8 m>s
9 +;8 < 18(;
kg>s

17. Company
LOGO

18. Company
LOGO
Mekanika Fluida
Dr. Sukamta
Pertemuan: 5
Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta

19. Persamaan 0alam Aliran Fluida
 Persamaan(Persamaan 0asar :
Persamaan Kontinuitas #'k+ Kekekalan
Massa&
Persamaan /erak>Momentum #'k+ -eBton &
Persamaan ,nergi #'k+ Termodinamika&
Persamaan 2ernaulli

20. Persamaan 0alam Aliran Fluida
 'ukum Kekekalan Massa :
a3u aliran massa neto didalam elemen
adalah sama dengan la3u peru"ahan massa
tiap satuan Baktu+

21. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Massa yang masuk melalui titik 1 = V1 . 1 . dA1
Massa yang masuk melalui titik  = V .  . dA

22. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Oleh karena tidak ada massa yang hilang :
V1 . 1 . dA1 = V .  . dA
!engintegralan persamaan terse"ut meliputi seluruh
luas permukaan saluran akan menghasilkan massa
yang melalui medan aliran :
V1 . 1 . A1 = V .  . A
1 =  Fluida Incompressible.
V1 . A1 = V . A
Atau :
# = A .V = $onstan

23. Persamaan 0alam Aliran Fluida
1. %ntuk semua &luida 'gas atau (airan).
. %ntuk semua *enis aliran 'laminer atau
tur"ulen).
+. %ntuk semua keadaan 'steady dan unsteady)
,. Dengan atau tanpa adanya reaksi kimia di
dalam aliran terse"ut.
!ersamaan kontinuitas "erlaku untuk :

24. Persamaan 0alam Aliran Fluida
 Persamaan Momentum :
Momentum suatu partikel atau "enda : perkalian massa
'm) dengan ke(epatan '-).
!artikelpartikel aliran &luida mempunyai momentum.
Oleh karena ke(epatan aliran "eru"ah "aik dalam
"esarannya maupun arahnya/ maka momentum partikel
partikel &luida *uga akan "eru"ah.
Menurut hukum 0eton 22/ diperlukan gaya untuk
menghasilkan peru"ahan terse"ut yang se"anding
dengan "esarnya ke(epatan peru"ahan momentum.

25. Persamaan 0alam Aliran Fluida
%ntuk menentukan "esarnya ke(epatan peru"ahan
momentum di dalam aliran &luida/ dipandang ta"ung
aliran dengan luas permukaan dA seperti pada gam"ar
"erikut :

26. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Dalam hal ini dianggap "aha aliran melalui ta"ung
arus adalah permanen. Momentum melalui ta"ung
aliran dalam aktu dt adalah :
dm.- = . - . dt . - . dA
Momentum = . V
. dA = . A . V
= . # . V
3erdasarkan hukum 0eton 22 :
4 = m . a
4 = . # 'V 5 V1)

27. Persamaan 0alam Aliran Fluida
%ntuk masingmasing komponen '6/ y/ 7) :
48 = ! . # 'V8 . V81)
49 = ! . # 'V9 . V91)
4 = ! . # 'V . V1)
;esultan komponen gaya yang "eker*a pada &luida :
( )
2
2
2
Fz
Fy
Fx
F +
+
=
( )
2
2
2
z
y
x F
F
F
F +
+
=

28. Persamaan 0alam Aliran Fluida
 Persamaan ,nergi #,U,.& :
%nsur &luida yang "ergerak sepan*ang garis aliran
dA

29. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Asumsi :
1. 4luida ideal
. 4luida homogen dan in(ompressi"le
+. !engaliran "ersi&at kontiniu dan sepan*ang garis arus
,. $e(epatan aliran "ersi&at merata dalam suatu
penampang
<. Gaya yang "ersi&at hanya gaya "erat dan tekanan.

30. Persamaan 0alam Aliran Fluida

31. Persamaan 0alam Aliran Fluida

32. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Contoh :
entukan La*u aliran massa air *ika diketahui : -olume
tanki = 1> galon dan aktu yang diperlukan untuk
memenuhi tanki = <> s.
Solusi:
kg/L
0.757
)
L/s
0.757
)(
kg/L
1
(
kg/L
1
kg/m
1000
L/s
0.757
gal
1
L
3.7854
s
50
gal
10
3
=
=
=
=
=
⇒
=








=
=
Q
m
t
v
Q
o
ρ
ρ

33. Persamaan 0alam Aliran Fluida
Aliran pada 0o7el :

34. Persamaan 0alam Aliran Fluida

35. Persamaan 0alam Aliran Fluida
ekanan ?idrostatis :

36. Persamaan 0alam Aliran Fluida

37. Company
LOGO

38. Company
LOGO
Mekanika Fluida
Dr. Sukamta
Pertemuan: ;
Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah
Yogyakarta

39. Aliran 0alam Pipa
PEMBENTUKAN ALIRAN
 Fluida) setelah mengalir masuk ke dalam pipa
akan mem"entuk AP! 2ATA! dan te"alnya
akan "ertam"ah "esar sepan3ang pipa+ Pada
suatu titik sepan3ang garis tengah pipa) lapisan
akan "ertemu dan mem"entuk daerah yang
ter"entuk penuh di mana ke%epatannya tidak
"eru"ah setelah melintasi titik terse"ut+ Jarak
dari u3ung masuk pipa ke titik pertemuan lapis
"atas ts" dinamakan PA-JA-/ K,MA!UKA-+

40. Aliran 0alam Pipa

41. Aliran 0alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
laminar 9 8+8 .e 0 #1&
#0engan kondisi "atas .e 9 5;88&) sehingga
Pers+1 men3adi :
laminar 9 110

42. Aliran 0alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
tur"ulen 9 1+; 0 .e1>@
atau
tur"ulen 9 180

43. Aliran 0alam Pipa
Aliran aminar
Aliran Transisi
Aliran Tur"ulen
.,Y-$0
-UM2,.
POLA ALIRAN

44. Aliran 0alam Pipa
,<perimental .,Y-$0

45. Aliran 0alam Pipa
KONDISI BATAS
.e C 5;88
.e 9 5;88
.e D 5;88
.e C 5;88
5;88C.eC@888
.e D9 @888
.e 9 5188
5188C.eC@888
.e DD 5188
Laminar
ransisi
ur"ulen
SERING DIGUNAKAN

46. Aliran 0alam Pipa
PERSAMAAN UMUM
ν
µ
ρ D
V
D
V .
Re
atau
.
.
Re =
=
a
a
"
a
0
0h 9 a
0h 9 5a">#a E "&

47. Aliran 0alam Pipa
Diagram MOODY

48. Company
LOGO