Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Transportasi fluida

1,036 views

Published on

Unit Operasi Industri Pangan

Published in: Food
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Transportasi fluida

  1. 1. TRANSPORTASI FLUIDA Oleh MOH. TAUFIK, STP, MSI DEPARTEMEN ILMU DAN TEKNOLOGI PANGAN
  2. 2. Review: Pengertian dan Jenis Fluida Jenis-Jenis Aliran Fluida Kecepatan Aliran Fluida Transportasi Fluida SUBTOPIK
  3. 3. 1. REVIEW: PENGERTIAN DAN JENIS FLUIDA
  4. 4. JENIS-JENIS FLUIDA  Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, umumnya berupa zat cair atau gas  Fluida berdasarkan nilai viskositasnya  Newtonian  Non-newtonian
  5. 5. Newtonian dan Non-newtonian  Fluida Newtonian  Nilai kekentalan atau viskositas tidak dipengaruhi oleh gaya yang mengalirkan  Viskositas konstan  Air, minuman ringan, larutan garam dll  t= K (g )n  nilai n = 1  t= K (g )  Fluida Non-newtonian  Nilai kekentalan atau viskositas dipengaruhi oleh gaya yang mengalirkan  Viskositas berubah  Dilatan  Viskositas meningkat dengan meningkatnya gaya pengadukan  Gula kental  t= K (g )n  nilai n > 1  Pseudoplastik  Viskositas menurun dengan meningkatnya gaya pengadukan  Krim cair  t= K (g )n  nilai n < 1 Keterangan: t = shear stress (N/m2) g = Shear rate (1/s) K = Koefisien kekentalan (N/m2. sn ) n = Indeks tingkah laku aliran t= K (g )n
  6. 6. 2. JENIS-JENIS ALIRAN FLUIDA
  7. 7. JENIS-JENIS ALIRAN FLUIDA 1. Aliran laminar Fluida mengalir/bergerak dengan pola lurus disepanjang pipa 2. Aliran turbulen Fluida mengalir secara acak, seolah-olah terjadi proses pengadukan Bagaimana menuntukan jenis aliran secara kuantitatif? Bilangan Reynolds (Re)
  8. 8. Bilangan Reynolds (Re) Re < 2100  Jenis aliran laminar 2100 < Re < 4000  Jenis aliran transisi Re > 4000  Jenis aliran turbulen Newtonian Non-newtonian v = Kecepatanrata-rata(m/s) n = indeks tingkahlaku R = Jari-jari (m) K = Koefisienkekentalan(N/m2. sn ) ρ = massajenis (Kg/m3) NReGe = GeneralizedReynolds Number
  9. 9. Soal 1. Tentukan bilangan Reynold dan jenis aliran dari fluida Newtonian yang dipompa dengan debit aliran 100 L/menit. Fluida/cairan tersebut mempunyai densitas 1.02 g/cm3, viskositas 100 cP dan mengalir melalui pipa yang diametenya 5,6 cm dan panjangnya 50 m. (1 cP = 0.001 Pa.s)
  10. 10. 3. Kecepatan Aliran Fluida
  11. 11. Kecepatan Aliran Fluida ΔP = Perbedaan tekanan titik awal dan akhir (N/m2) R = Jari-jari pipa (m) L = Panjang pipa (m) µ = Viskositas (Pa S) v = Kecepatan rata-rata (m/s) Vmaks = Kecepatan maksimum (m/s) Q = debit (m3/s) V = volume (m3) A = luas permukaan (m2) t = waktu (s) v = kecep. rata2 (m/s) Q = V/t = v A
  12. 12. Kecepatan Aliran Fluida
  13. 13. Kecepatan Aliran Fluida
  14. 14. Kecepatan Aliran Fluida
  15. 15. Kecepatan Aliran Fluida
  16. 16. Kecepatan Aliran Fluida
  17. 17. 4. TRANSPORTASI FLUIDA
  18. 18. TRANSPORTASI FLUIDA  Transportasi  Perpindahan  Fluida merupakan zat yang dapat mengalir, umumnya berupa zat cair atau gas
  19. 19. TRANSPORTASI FLUIDA  Produksi makanan di industri  Terdiri dari beberapa tahap produksi  masing-masing tahap menghasilkan intermediate product (produk antara)  Intermediate product ditransport dari satu tahap produksi ke tahap produksi berikutnya melalui pipa Bahan baku (SMP, PO, gula dll) Pasteurisasi Evaporasi SKM Air Mixing Produk antara Produk antara
  20. 20. Prinsip Dasar Transportasi Fluida 1. Kesetimbangan Massa Nilai debit disetiap titik pada fluida yang mengalir dalam pipa  Konstan  Persamaan kontinuitas v1= Kecep. fluida rata2 titik 1 (m/s) v2= Kecep. fluida rata2 titik 2 (m/s) A1 = Luas permukaan titik 1 (m2) A2 = Luas permukaan titik 2 (m2) Q1 = Q2 v1 A1 = v2 A2
  21. 21. Prinsip Dasar Transportasi Fluida 2. Kesetimbangan Energi Energi total selama proses transportasi adalah sama  Persamaan Bernouli (1) (2) 𝑃1 ρ + g h1 + 𝑣2 1 2 = 𝑃2 ρ + g h2 + 𝑣2 2 2
  22. 22. Prinsip Dasar Transportasi Fluida 2. Kesetimbangan Energi Energi total selama proses transportasi adalah sama  Persamaan Bernouli 𝑃1 ρ + g h1 + 𝑣2 1 2 = 𝑃2 ρ + g h2 + 𝑣2 2 2 𝑃1 ρ + g h1 + 𝑣2 1 2 + 𝑊 = 𝑃2 ρ + g h2 + 𝑣2 2 2 + ΔP 𝑓 ρ W = Usaha dari pompa yang digunakan ΔP 𝑓 ρ = Hambatan aliran fluida
  23. 23. Hambatan Aliran Fluida ( ΔP 𝑓 ρ )  Hambatan karena gesekan pada pipa lurus  Hambatan karena kontraksi/penyempitan  Hambatan karena ekspansi/pengembangan  Hambatan karena sambungan (fittings)
  24. 24. Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus  Struktur permukaan (kekasaran) pipa akan mempengaruhi aliran fluida  Hambatan fluida  Kekasaran pipa digambarkan dengan nilai k/D  Nilai hambatan pada pipa lurus ΔP ρ = Hambatan pada pipa lurus F = Fanning friction factor v = Kecepatan rata2 aliran fluida (m/s) L = Panjang pipa (m) D = Diameter pipa (m)
  25. 25. Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus  Fanning friction factor  Ditentukan oleh jenis aliran fluida, karakteristik fluida dan kekasaran pipa (k/D)  Aliran Laminar (Re < 2100), baik Newtonian ataupun Non-Newtonian  Nilai f = 16/Re  Aliran Transisi atau Turbulen (2100 < Re < 4000 atau Re > 4000)  Nilai f tergantung nilai kekasaran (k/D)  Jika nilai k/D = 0 Bila 3 x 103 < Re < 104  f = 0,193 (Re)-0,35 Bila 104 < Re < 106  f = 0,048 (Re)-0,20  Jika nilai k/D > 0 Ditentukan dengan menggunakan Diagram Moody
  26. 26. Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus Newtonian
  27. 27. Hambatan Karena Gesekan pada Pipa Lurus Non-newtonian
  28. 28. Soal-Soal 1. Susu dengan viskositas 2 cP dan densitas 1.01 g/cm3 dipompa melalui pipa dengan diameter 0.02291 m dan panjang 0.03048 m dengan debit aliran 0.00018927 m3/s. Hitunglah pressure drop (ΔP) dari system pemompaan tersebut! 2. Saus tomat dipompa melalui pipa yang berdiameter 0.02291 m dan panjang 1 m dengan debit 0.00031545 m3/s. Hitunglah pressure drop (ΔP) dari system pemompaan tersebut jika diketahui saus tomat memiliki indeks tingkah laku aliran (n) 0.45, koefisien kekentalan (K) 12.5 Pa.sn dan densitas 1.13 g/cm3.
  29. 29. Hambatan Karena Kontraksi/Penyempitan ΔP ρ = Hambatan karena penyempitan Kf = Konstanta  Tergantung diameter v1 = Kecepatanrata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s) α = Konstanta  Tergantung jenis fluida dan jenis alirannya Laminar Turbulen Newtonian 1 2 Non-newtonian x 2 ΔP ρ = kf 𝑣2 1 α
  30. 30. Hambatan Karena Pengembangan/Ekspansi Laminar Turbulen Newtonian 1 2 Non-newtonian x 2 ΔP ρ = 𝑣2 1 α (1 − ( A1 A2 )2 ) ΔP ρ = Hambatan karena pengembangan v1 = Kecepatan rata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s) α = Konstanta  Tergantung jenis fluida dan jenis alirannya A1 = Luas area pipa pada posisi 1 (m2) A2= Luas area pipa pada posisi 2 (m2)
  31. 31. Hambatan Karena Sambungan (fittings) ΔP ρ = 𝑘 𝑓 𝑣2 1 α ΔP ρ = Hambatan karena sambungan v1 = Kecepatan rata2 aliran fluida pada posisi 1 (m/s) α = Konstanta  Tergantung jenis fluida dan jenis alirannya Kf = Konstanta  Tergantung jenis sambungan, misal sambungan siku 90ᵒ  Kf = 0,75 Laminar Turbulen Newtonian 1 2 Non-newtonian x 2

×