...

Bahan Kuliah ke 1

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

Bahan Kuliah ke 1
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Klasisifikasi Aliran:
1)
Aliran Invisid dan Viskos
2)
Aliran kompresibel dan tak
kompresible
3)
Aliran laminer dan turbulen
4)
Aliran steady dan unsteady
Aliran Dalam Pipa
5)
Aliran seragam dan tak seragam
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
6)
Aliran satu, dua, dan tiga dimensi
7)
Aliran rotasional dan tak rotasional
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
1
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
1)
Aliran Invisid:
Aliran yang mempunyai kekentalan relatif
kecil sehingga dapat diabaikan (µ atau ν =
0), contoh air. Tegangan geser di dekat lapis
batas sangat kecil.
Aliran Viskos:
Aliran yang mempunyai kekentalan tidak
dapat diabaikan (µ atau ν ≠ 0), contoh
minyak goreng. Tegangan geser di dekat
lapis batas tidak dapat diabaikan, aliran di
dekat lapis batas dapat sangat kecil bahkan
diam.
www.djokolegono.com
2
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
2)
Aliran Kompresibel:
Aliran yang dapat berubah rapat masanya
apabila tekanannya berubah. Hampir semua
fluida adalah aliran kompresibel.
Aliran tidak Kompresibel:
Aliran yang rapat massanya tidak berubah
walaupun ada perubahan tekanan. (Untuk
air, walaupun sesungguhnya juga termasuk
aliran kompresibel, berhubung perubabahn
dimaksud sangat kecil, dklasifikasikan
sebagai aliran tidak kompresibel.
www.djokolegono.com
3
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
3)
Aliran Laminer:
Aliran dimana partikel-partikel aliran
bergerak secara teratur membentuk garis
lintasan yang kontinyu dan tidak saling
berpotongan. Terjadi apabila kekentalan
besar dan atau aliran sangat lambat.
Aliran Turbulen:
Aliran dimana partikel bergerak secara tidak
teratur dengan kecepatan yang saling
berbeda dan dapat saling berpotongan.
Terjadi apabila kekentalan kecil dan
kecepatan aliran relatif besar.
www.djokolegono.com
4
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
4)
Aliran Steady:
Aliran dimana variabel aliran (kecepatan V,
tekanan p, rapat massa ρ, tampang A, debit
Q, dll) disebarang titik pada zat cair tidak
berubah dengan perubahan waktu:
∂∃
=0
∂t
Aliran Unsteady:
- Idem -, berubah dengan waktu:
∂∃
≠0
∂t
www.djokolegono.com
5
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
5)
Aliran Seragam:
Aliran dimana variabel aliran (kecepatan V,
tekanan p, rapat massa ρ, tampang A, debit
Q, dll) tidak berubah dengan perubahan
jarak (searah aliran).
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
∂∃
=0
∂s
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Aliran Tak Seragam:
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
- Idem -, berubah dengan perubahan jarak
(searah aliran).
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
∂∃
≠0
∂s
www.djokolegono.com
6
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
6)
Aliran Satu Dimensi:
Aliran dimana kecepatan aliran di sebarang
titik pada satu tampang (tampang basah
rerata) besarnya adalah sama. Namun pada
arah memanjang searah aliran dapat
berbeda.
Aliran Dua/Tiga Dimensi:
Aliran umumnya tiga dimensi (terutama di
belokan), mempunyai tiga vektor (besar dan arah)
kecepatan u, v, w pada arah x, y, z.
Aliran dua dimensi dibedakan
- dua dimensi pada lebar rata-rata: v = 0;
- dua dimensi paqda kedalaman rata-rata: w=0.
www.djokolegono.com
7
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Aliran dua dimensi:
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
8
Energi Aliran
Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Aliran Dua/Tiga Dimensi
Gaya inersia
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Gaya centripetal
Resultante gaya
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
9
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
7)
Aliran Rotasional:
Aliran dimana partikelpartikel aliran mengalami
kecepatan sudut terhadap
pusat massanya. Ini terjadi
karena adanya distribusi
kecepatan yang tidak
merata.
Aliran Tak Rotasional:
Aliran dimana partikelpartikel aliran tidak
mengalami kecepatan sudut
terhadap pusat massanya.
www.djokolegono.com
10
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Aliran fluida (contoh/disederhanakan):
Aliran fluida invicid mengalir melalui pipa lurus
dan horisontal, dengan sketsa tergambar.
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
P(A)
P(B)
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
A
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
B
V
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
h
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Datum (referensi)
www.djokolegono.com
11
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Aliran fluida mempunyai:
•
energi potensial – karena mempunyai
elevasi
•
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
energi tekanan – karena aliran tertekan
(bukan aliran muka air bebas)
•
energi kinetik - karena fluida mengalir
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
•
energi termal – karena fluida mempunyai
temperatur
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Untuk fluida cairan (bukan gas), energi termal
sering diabaikan karena biasanya di sepanjang
aliran perubahannya tidak signifikan.
www.djokolegono.com
12
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Umumnya ketiga bentukenergi yang disebutkan
dikonversi ke tinggi ekivalen dari aliran air,
dengan satuan meter
•
tinggi elevasi (elevation head) - he
•
tinggi tekanan (pressure head) - hp
•
tinggi kecepatan (velocity head) - hv
Tinggi elevasi adalah jarak vertikal antara
referensi sampai ke pusat aliran. Letak referensi
tidak penting, namun harus konsisten. Pada
gambar, h adalah he
www.djokolegono.com
13
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Tinggi tekanan (pressure head) adalah tinggi
kolom air pada titik yang mengalami tekanan.
Pada gambar dicontohkan tinggi tekanan di Titik
A dengan tekanan P(A).
•
Umumnya digunakan tekanan atmosfer
sebagai referensi
•
Tinggi tekanan diasumsikan nol bila fluida
berada pada tekanan atmosfer
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
14
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Tinggi kecepatan (velocity head) adalah tinggi
kolom air pada titik yang merupakan aliran
fluida yang mengalir (seolah-olah dipaksa
berhenti).
Pada gambar dicontohkan tinggi tekanan di Titik
B dengan tekanan P(B).
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
•
Dengan demikian energi kinetik dikonversi
ke tinggi potensial.
Aliran Dalam Pipa
•
Apabila fluida diam (tidak mengalir) maka
tinggi kecepatan adalah sama dengan nol
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Tinggi total (ht) = he + hp + hv
www.djokolegono.com
15
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Hubungan antara tinggi tekanan dan tekanan
dapat diturunkan dari persamaan tekanan
hidrostatik suatu kolom air dengan ketinggian
tertentu (dalam hal ini hp), yaitu:
p = ρ .g .h p
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
atau:
p
hp =
ρ .g
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
16
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Persamaan atau rumus tinggi kecepatan dapat
diturunkan dari hukum kekekalan energi suatu cairan
yang memasuki pipa atau tabung vertikal (lihat
gambar). Dengan mengabaikan gesekan antara
aliran dengan tabung, maka selama proses, energi
kinetik akan diubah seluruhnya menjadi energi
potensial, sesuai persamaan seperti berikut:
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
m.v 2
= m.g .hv
2
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
atau:
v2
hv =
2.g
www.djokolegono.com
17
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Karena energi kinetik dari aliran fluida dapat
diubah menjadi energi tekanan, maka dengan
kata lain kecepatan aliran dapat mempengaruhi
pembacaan alat ukur tekanan (lihat sketsa di
gambar sebelumnya).
Pembacaan manometer P(B) akan lebih besar
dari manometer P(A), karena aliran yang
mengalir di titik tengah aliran akan mendorong
air masuk ke tabung.
Selanjutnya akan dikenal berbagai tipe
tekanan dari aliran fluida yang bergerak,
yaitu: statik, dinamik, dan total.
www.djokolegono.com
18
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Tekanan Statik (ps)
Adalah tekanan dari fluida statik. Untuk fluida
yang mengalir, terjadi pada bidang yang sejajar
dengan arah aliran, (yaitu pada inlet tabung A).
Tekanan Dinamik (pd)
Adalah pertambahan tekanan neto yang merupakan
konversi tinggi kecepatan ke tinggi tekanan, terjadi
pada ujung (menghadap arah) aliran .
Tekanan Total (pt)
Adalah tekanan yang terjadi pada bidang normal
tegak lurus arah aliran (yaitu pada inlet tabung B),
dimana:
pt = ps + pd
www.djokolegono.com
19
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
CONTOH
Suatu sistem aliran air seperti gambar
terdahulu mempunyai kecepatan = 5
m/detik. Berapakah tinggi kecepatan
ekivalen serta tekanan dinamik apabila rapat
massa air (ρ) = 1.000 kg/m3?
JAWABAN
Tinggi kecepatan:
v2
52
hv =
=
= 1,27 m
2.g 2.9,81
www.djokolegono.com
20
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Tekanan dinamik ekivalen (pd) adalah tekanan
dari suatu kolom air yang tingginya sama dengan
tinggi kecepatan, yaitu:
pd = ρ .g .hv = 1000.9,81.1,27
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
= 12500 Pa = 12,5kPa
CATATAN:
Satuan tekanan adalah kg/m2 atau N/m2.
1 Pa = 1 N/m2
1 kilopascal (kPa) = 103 Pa
1 mega pascal (MPa) = 106 Pa = 103kPa
www.djokolegono.com
21
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Persamaan Bernoulii
Kehilangan Energi dan Kehilangan Tinggi
ƒ
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
ƒ
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
ƒ
Karena adanya viskositas, akan terjadi gaya
friksi/gesekan antar partikel fluida yang
mengalir, ataupun antara fluida dengan lapis
batas.
Dengan adanya gesekan ini akan timbul
kenaikan temperatur di fluidanya sendiri
ataupun di dinding batas (misal pipa).
Besarnya tinggi hilang atau energi hilang
karena gesekan aliran tergantung tiga faktor,
yaitu: besarnya kecepatan fluida, pola
kecepatan fluida, serta viskositas fluida.
www.djokolegono.com
22
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
ƒ
Pengaruh dari kecepatan fluida terhadap
kenaikan tegangan geser sangat signifikan,
sebab pada aliran turbulen, tegangan geser
merupakan fungsi dari kuadrat kecepatan.
τ ÷ v2
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Sebagai contoh, apabila kecepatannya naik
dua kali lipat, maka tegangan geser
(demikian juga dengan kehilangan tinggi),
akan naik empat kalinya.
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
23
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
¾
¾
¾
ƒ
Aliran fluida dengan suatu kecepatan akan
mengalami pertambahan kehilangan tinggi
karena berbagai sebab, antara lain:
sambungan pipa (siku, T, penyempitan,
pembesaran, dll).
pertemuan kolam dengan pipa
aliran air melalui pintu atau rintangan lainnya
Pengaruh dari viscositas terhadap kehilangan
tingggi sangat jelas, yaitu; semakin kental
aliran fluida maka kehilangan tinggi akan
semakin besar.
www.djokolegono.com
24
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
¾
¾
¾
¾
Beberapa kajian sebelumnya tentang tipe
energi pada fluida yang mengalir (termasuk
kehilangan-kehilangan karena gesekan
aliran:
energi potensial/tinggi elevasi
energi tekanan/tinggi tekanan
energi kinetik/tinggi kecepatan
kehilangan gesekan/tinggi hilang
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Berbagai tipe energi tersebut saling dapat
dikonversikan satu sama lain.
www.djokolegono.com
25
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Hukum kekekalan energi (lihat sistem
tergambar).
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Apabila tidak ada energi yang masuk ke dalam
sistem ataupun yang keluar dari sistem, maka
jumlah energi pada tampang 1 akan sama
dengan jumlah energi pada tampang 2.
www.djokolegono.com
26
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Perlu dipahami bahwa beberapa energi pada
saat masuk di tampang 1 akan dikonversi ke
panas karena adanya gesekan fluida antara
tampang 1 dan tampang 2.
Andaikata kita menambahkan (misalnya
menambahkan tekanan dengan pompa)
atau mengurangi (misalnya mendinginkan
sistem) energi antara tampang 1 dan
tampang 2, maka hal tersebut harus
diperhitungkan.
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
27
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Dengan pernyataan kekekalan energi antara
tampang 1 dan 2, dituliskan:
he1 + h p1 + hv1 + hadded − hremoved =
he 2 + h p 2 + hv 2 + hloss
atau:
2
v1
p1
+
+ hadded − hremoved − hloss =
he1 +
2. g 2. g
2
v2
p2
he 2 +
+
2.g 2.g
disebut Persamaan Bernoulii
www.djokolegono.com
28
Energi Aliran
Fluida
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Percepatan Partikel Zat Zair
Contoh pengaliran melalui curat dengan tampang
mengecil pada suatu tabungseperti tergambar,
untuk suatu kondisi dengan kedalaman h konstan,
kecepatan di B akan lebih besar daripada di A
(atau aliran mengalami percepatan).
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
www.djokolegono.com
29
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Debit Aliran
ƒ
Jumlah fluida yang mengalir melalui tampang
lintang aliran tiap satuan waktu disebut debit aliran
dan diberi notasi Q.
ƒ
Debit aliran diukur dalam satuan volume per
satuan waktu, misal;
- m3/detik
- liter/detik
- liter/menit
- cfs (cubic feet per second)
- cms (cubic meter per second),
- dll.
www.djokolegono.com
30
Djoko Legono: MEKANIKA FLUIDA – S1/Akhir Semester
Energi Aliran
Fluida
Energi Aliran Fluida
Energi, Tekanan, Tinggi
Persamaan Bernoulii
Konservasi Massa
& Momentum
Persamaan Kontinuitas
Konservasi Massa
Konservasi Momentum
Persamaan Kontinuitas
ƒ
Apabila fluida tak kompresibel mengalir
secara kontinu melalui pipa atau saluran
terbuka, dengan tampang aliran konstan
atau tidak konstan, maka volume zat zair
yang lewat tiap satuan waktu adalah sama
di semua tampang.
ƒ
Secara matematis ditulis;
Aliran Melalui
Lubang & Peluap
Aliran melalui Lubang
Aliran melalui Peluap
Aliran Dalam Pipa
Hukum Newton
Aliran Laminar dan Turbulen
Kehilangan Tenaga
Distribusi Kecepatan
Turbin & Pompa
Jaringan Pipa
previous
next
Q = AV = konstan
atau:
A1V1 = A2V2 = ....... = AnVn
www.djokolegono.com
31
Fly UP