Downloaded 361 times
More Related Content
Similar to Mekanika fluida 2 pertemuan 3 okk
![Mekanika fluida 1 pertemuan 10 [autosaved]](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/mekanikafluida1pertemuan10autosaved-190509023006-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
![[Philip_A._Schweitzer]_Fundamentals_of_metallic_co(BookFi).pdf](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/philipa-220613054017-a408fe41-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
Mekanika fluida 2 pertemuan 3 okk
- 1. MEKANIKA FLUIDA II Pertemuan:3 MARFIZAL, ST MT ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA
- 3. Sistem perpipaanadalah suatu sistem yang banyak digunakan untuk memindahkan fluida, baik cair, gas, maupun campuran cair dan gas dari suatu tempat ke tempat yang lain Sistem perpipaan yang lengkap terdiri atas : Pipa Sambungan-Sambungan (fitting) Peralatan pipa (pompa) dll ALIRAN FLUIDA DALAM PIPA
- 4. PRESSURE DROP TERJADIAKIBAT ALIRAN FLUIDA MENGALAMI GESEKAN DENGAN PERMUKAAN SALURAN DAPAT JUGA TERJADI KETIKA ALIRAN MELEWATI SAMBUNGAN PIPA,BELOKAN,KATUP, DIFUSOR, DAN SEBAGAINYA BESAR PRESSURE DROP BERGANTUNG PADA : * KECEPATAN ALIRAN * KEKASARAN PERMUKAAN * PANJANG PIPA * DIAMETER PIPA
- 5. Aliran Fluida JENIS ALIRANFLUIDA : STEADY ATAU TIDAK STEADY LAMINAR ATAU TURBULEN SATU, DUA, ATAU TIGA DIMENSI STEADY JIKA KECEPATAN ALIRAN TIDAK MERUPAKAN FUNGSI WAKTU ( DV/DT = 0) ALIRAN LAMINER ATAU TURBULEN TERGANTUNG DARI BILANGAN REYNOLDS ALIRAN SATU DIMENSI TERJADI JIKA ARAH DAN BESAR KECEPATAN DI SEMUA TITIK SAMA ALIRAN DUA DIMENSI TERJADI JIKA FLUIDA MENGALIR PADA SEBUAH BIDANG (SEJAJAR SUATU BIDANG) DAN POLA GARIS ALIRAN SAMA UNTUK SEMUA BIDANG
- 6. ALIRAN DALAM PIPA Llaminar= 0.05 Re D (1) (Dengan kondisi batas Re = 2300), sehingga Pers.1 menjadi : Llaminar = 115D Lturbulen = 1.395 D Re1/4 atau Lturbulen = 10D
- 7.
- 8. ALIRAN DALAM PIPA KONDISIBATAS Re < 2300 Re = 2300 Re > 2300 Re < 2300 2300<Re<4000 Re >= 4000 Re = 2100 2100<Re<4000 Re >> 2100 Laminar Transisi Turbulen
- 9. ALIRAN DALAM PIPA νµ ρDVDV . Reatau .. Re == a a ba D Dh = a Dh = 2ab/(a + b)
- 10. KEHILANGAN ENERGI AKIBATGESEKAN PERSAMAAN DARCY : Head loss akibat gesekan sebanding dengan: • Perbandingan antara panjang dan diameter pipa • Velosity head • Faktor gesekan • Persamaan Darcy berlaku untuk aliran laminer atau turbulen • Faktor gesekan untuk laminer dapat dihitung seara analisis sedangkan untuk aliran turbulen harus ditentukan secara empiris g V D L fhL 2 2 = L = Panjang pipa D = Diameter pipa V = Kecepatan rata-rata f = Faktor Gesekan hL = Head loss
- 11. BEBERAPA NILAI KEKASARANPIPA (K) DAPAT DILIHAT PADA TABEL DI BAWAH. Jenis pipa (baru) Nilai k (mm) Kaca Besi dilapis aspal Besi tuang Plester semen Beton Baja Baja dikeling Pasangan batu 0,0015 0,06 – 0,24 0,18 – 0,90 0,27 – 1,20 0,30 – 3,00 0,03 – 0,09 0,90 – 9,00 6
- 12. Dapat digunakan untukmenghitung head loss pada aliran laminer • Sudah diiuji dalam berbagai eksperimen 2 32 D LV hL γ µ = • Dengan menggunakan persamaan Darcy, faktor gesekan pada aliran laminer dapat ditentukan R R L N f VD N VD g VD fg VD g V g L D x D LV f g V D L f D LV h 64 6464 64232 2 32 22 2 2 =→= ==→= ==→== µ ρ ρ µ γ µ ργ γ µ γ µ γ µ PERSAMAAN HAGEN-POISEEUILLE
- 13. Faktor gesekan padaaliran turbulen dipengaruhi oleh kekasaran relatif dari pipa ε ε D D KEKASARAN DINDING DALAM PIPA
- 14. Tidak bisa dihitungsecara analitis • Tergantung pada bilangan Reynold dan kekasaran relatif • Harus ditentukan secara empiris (grafik, tabel, persamaan empiris) Persamaan Blasius • Hanya berlaku untuk pipa licin (smooth pipe) • Bilanan Reynold 3000 100000 25,0 RN 316,0 f = Persamaan Karman-Nikuradse •Hanya berlaku untuk bilangan Reynold yang besar (fully turbule nt) • Hanya tergantung pada kekasaran relatif ε −= D 2 log274,1 f 1 FAKTOR GESEKAN PADA ALIRAN TURBULEN
- 15. Persamaan Colebrook • Persamaannyaimplisit (harus dilakukan secara iteratif) • Berlaku untuk sembarang pipa dan sembarang bilangan Reynold + ε −= fN 51,2 7,3 Dlog2 f 1 R Grafik Moody •Faktor gesekan daoat diperkirakan dari grafik dengan absis bilangan Reynold, ordinat faktor gesekan dan parameter kekasaran relatif • Dapat juga digunakan tabel yang dibuat berdasarkan persamaan Colebrook Persamaan Colebrook
- 16.
- 17.
- 19. KERUGIAN HEADMINOR • SELAINKERUGIAN YANG DISEBABKAN OLEH GESEKAN, PADA SUATU JALUR PIPA JUGA TERJADI KERUGIAN KARENA KELENGKAPAN PIPA SEPERTI BELOKAN, SIKU, SAMBUNGAN, KATUP DAN SEBAGAINYA YANG DISEBUT DENGAN KERUGIAN KECIL (MINOR LOSSES). • BESARNYA KERUGIAN MINOR AKIBAT ADANYA KELENGKAPAN PIPA, DIRUMUSKAN SEBAGAI : Kerugian Head Minor
- 20. where , hLm =minor loss K = minor loss coefficient V = mean flow velocity 2gK VhL m 2 Type K Exit (pipe to tank) 1.0 Entrance (tank to pipe) 0.5 90 elbow 0.9 45 elbow 0.4 T-junction 1.8 Gate valve 0.25 - 25
- 21. Losses causedby fittings, bends, valves, etc…
- 22. DIMANA : N=JUMLAH KELENGKAPANPIPA K = KO EFISIENKERUGIAN( DARILAMPIRANKO EFISIENMINO R LO SSES PERALATAN PIPA) V= KECEPATANALIRANFLUIDADALAMPIPA. MENURUT VIKTOR L. STREETER YAITUUNTUK PIPAYANG PANJANG (L/D >>> 1000), MINOR LOSSES DAPAT DIABAIKAN TANPA KESALAHAN YANG CUKUP BERARTI TETAPI MENJADI PENTING PADA PIPA YANG PENDEK.
- 24. Decrease inpipe diameter – Note that the loss is related to the velocity in the second (smaller) pipe!
- 25. The sectionat which the flow is the narrowest – Vena Contracta At vena contracta, the velocity is maximum.
- 26. Again agradual contraction will lower the energy loss (as opposed to sudden contraction). θ is called the cone angle.
- 27. K can bedetermined from Fig 10.5 and table 10.2 -
- 28. Fluid moves from zero velocityin tank to v².
- 30. SOAL 1. HITUNG KEHILANGANTENAGA KARENA GESEKAN DI DALAM PIPA SEPANJANG 1500 M DAN DIAMETER 20 CM, APABILA AIR MENGALIR DENGAN KECEPATAN 2 M/D. KOEFISIEN GESEKAN F = 0,02. 2. AIR MENGALIR MELALUI PIPA BERDIAMETER 15 CM DENGAN DEBIT ALIRAN 20 LITER/DETIK. APABILA PANJANG PIPA 2 KM, HITUNG KEHILANGAN TENAGA DI SEPANJANG PIPA JIKA KOEFISIEN GESEKAN DARCY-WEISBACH F = 0,015.
- 31. PENYELESAIAN m58,30 81,92 2 2,0 1500 02,0 2 22 = ⋅ ××== g V D L fhf m/d13,1 15,025,0 02,0 2 = ×× == πA Q V Kehilangan tenaga Soal 1 Soal2 Kecepatan aliran Kehilangan tenaga m07,13 81,92 13,1 15,0 2000 015,0 2 22 = ⋅ ××== g V D L fhf
- 32. SOAL • AIR MENGALIRDI DALAM PIPA BERDIAMETER 75 MM DAN PADA ANGKA REYNOLDS 80.000. JIKA TINGGI KEKASARAN K = 0,15 MM, BERAPAKAH KOEFISIEN KEKASARAN PIPA TERSEBUT? TENTUKAN DENGAN GRAFIK MOODY DAN RUMUS SWAMEE-JAIN. BANDINGKAN HASILNYA.
- 33. PENYELESAIAN 002,0 75 15,0 == D k Diketahui Re = 80.000 dan Denganmenggunakan grafik Moody untuk nilai Re dan k/D tersebut akan didapat nilai f = 0,0256
- 34.
- 35. Contoh Soal No.1 Air pada 160o F mengalir dengan kecepatan 30 ft/s melalui uncoated ductile iron pipe yang mempunyai diameter dalam sebesar 1 in.Tentukan faktor gesekannya Jawab : Kekasaran relatif : 106 10x4,2 10x54,2D m10x4,2m10x54,2 in37,39 m in1D 4 2 62 == ε =ε== − − −−
- 36.
- 37. s m 10x69,40 )10x29,9(38,4 s ft 10x38,4 2 8 2 2 6 − − − = = =ν SSU (Saybolt SecondUniversal) 6 8 2 R 10x57,0 10x69,40 )10x54,2(144,9VD N s m 144,9)3048,0(30 s ft 30V == ν = === − −
- 38.
- 39. Contoh Soal No.2 Ethyl alcohol pada 25o C mengalir dengan kecepatan 5,3 m/s melalui Standard 11/2 in Schedule 80 sttel pipe. Tentukan faktor gesekannya. m10x1,38 mm1,38D 3 dalam − = = Jawab :
- 40. Kekasaran relatif commercialsteel : 828 10x6,4 10x1,38D 5 3 == ε − −
- 41. Ethyl alcohol pada25o C : s.Pa10x0.1 m kg 787 6 3 − =µ =ρ Bilangan Reynold : 5 6 3 R 10x59,1 10x0.1 )10x81,3)(3,5)(787( VD N = = µ ρ = − −
- 42.
- 43. Contoh Soal No.3 In a chemical processing plant, benzene at 50o C (sg = 0,86) must be delivered to point B with a pressure of 550 kPa. A pump is located at point A 21 m below point B, and two point are connected by 240 m of plastic pipe having an inside diameter of 50 mm. If the volume rate is 110 L/min, calculate the required pressure at the outlet of the pump.
- 44.
- 45. s.Pa10x2,4 4− =µ Menentukan viskositasdinamik benzene : Menghitung bilangan Reynold : 4 4 3 R 10x54,9 10x2,4 )10x50)(932,0)(860( VD N = = µ ρ = − −
- 46. 018,0f10x54,9N 4 R =→= Menentukanfaktor gesekan (smooth pipe):
- 47. Menghitung head loss: m83,3 )81,9(2 932,0 050,0 240 )018,0( g2 V D L fh 22 L === Menentukan tekanan di titik B : kPa759)2183,3)(81,9)(1000)(86,0(10x550)zh(pp z g2 Vp hhhz g2 Vp 3 BLBA B 2 BB LRAA 2 AA =++=+γ+= ++ γ =−−+++ γ
- 48. Persamaan Swamee &Jain (1976) • Berlaku untuk kekasaran relatif dari 102 sampai 106 • Berlaku untuk biolangan Reynold dari 5 x103 sampai 106 2 9,0 RN 74,5 D 7,3 1 log 25,0 f + ε = Contoh Faktor gesekan untuk bilangan Reynold 1x106 dan kekasaran relatif 2000 adalah : 0168,0 )10x1( 74,5 )2000(7,3 1 log 25,0 N 74,5 D 7,3 1 log 25,0 f 2 9,06 2 9,0 R = + = + ε =
- 49.
- 50. Soal Latihan No.1 Water at 10o C flows at the rate of 900 L/min from the reservoir and through the pipe in Figure below. Compute the pressure at point B considering the friction loss due to friction, but neglect other losses Answer : pB –po =89,9 kPa
- 51. Soal Latihan No.2 Figure below shows a portion of a fire protection system in which apump draws water at 60 F from a reservoir and delivers it to point B at the flow rate of 1500 gal/min a). Calculate the required height of the water level in the tank in order to maintain 5.0 psig pressure at point A. Answer : h = 12,6 ft b). Assuming that the pressure at A is 5.0 psig, calculate the power delivered by the pump to the water in order to maintain the pressure at point B at 85 kPa. Include energy lost due to friction but neglect any other energy losses. PA =19,2 hp
- 52. Soal Latihan No.3 Water at 60o F is being pumped from a stream to a reservoir whose surface is 210 ft above the pump. The pipe from the pump to the reservoir is an 8-in Schedule 40 steel pipe 2500 ft long. The pressure at the pump inlet is – 2,36 psig. If 4.00 ft3 /s is being pumped, a). Compute the pressure at the outlet of the pump. Answer : 0,997 MPa b). Compute the power delivered by the pump to the water. Answer : 151 hp Consider the friction loss in the discharged line, but neglect other losses
- 53.