diaplikasikan pada aliran laminar maupun turbulen, termasuk dinding yang kasar dan penampang yang tidak circular.
2.5 Aliran Laminar dan Turbulen
Bentuk aliran fluida dapat berubah sesuai dengan parameter yang mempengaruhinya. Aliran yang halus dan teratur disebut aliran laminar,
sedangkan saat aliran berfluktuasi disebut aliran turbulen. Kondisi aliran saat mulai berubah dari laminar ke turbulen atau sebaliknya disebut aliran transisi.
Perubahan aliran terjadi dikarenakan beberapa faktor, misalnya kekasaran dinding atau fluktuasi pada bagian inlet. Aliran dengan bilangan Reynolds rendah adalah
aliran yang halus dan laminar, dengan bagian tengah aliran bergerak lebih cepat dan lebih lambat pada bagian dinding. Aliran dengan bilangan Reynolds tinggi
adalah aliran turbulen yang tidak steady dan acak, tetapi pada saat aliran turbulen telah membentuk pola tertentu maka dapat dikatakan steady dan dapat diprediksi.
Parameter utama yang mempengaruhi bentuk aliran adalah bilangan Reynolds. Jika
v UL
Re
, dengan U adalah kecepatan rata
– rata aliran dan
L
adalah lebar aliran atau transverse thicness dari shear layer, maka range bilangan Reynolds dapat digolongkan sebagai berikut:
Re 1 : laminar highly viscous
“creeping” motion 1
Re 100 : laminar, strong Re dependence 100 Re 10
3
: laminar, teori boundary layer dapat digunakan 10
3
Re 10
4
: tansisi menuju turbulen 10
4
Re 10
6
: turbulen, moderate Re dependence 10
6
Re ∞
: turbulen, slight Re dependence
2.6 Aliran Internal dan Eksternal
Aliran laminar dan turbulen dapat terjadi pada aliran internal maupun eksternal. Aliran internal adalah aliran yang dibatasi oleh dinding dan memiliki
pengaruh viscous yang dapat terus meningkat sampai mempengaruhi seluruh aliran. Pada bagian 2.4 telah dibahas lebih lengkap mengenai aliran internal dan
pada bagian 2.3 telah sedikit dibahas mengenai aliran eksternal. Aliran eksternal PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
adalah aliran yang tidak terbatas oleh dinding apapun, ruang lingkupnya dapat terus bertambah tanpa batasan peningkatan tebal viscous layer. Walaupun teori
boundary layer dapat membantu dalam melakukan perhitungan aliran eksternal, tetapi untuk beberapa kasus dengan geometri yang kompleks dibutuhkan data
eksperimental dari gaya dan momentum yang disebabkan oleh aliran tersebut. Aliran eksternal sering ditemui pada bidang aerodinamika, hidrodinamika,
transportasi, wind engineering dan ocean engineering.
Gambar 2.11 Skema a prediksi aliran ideal dan b aliran sebenarnya pada fluida yang mengalir melalui sebuah silinder pejal [White, 2011].
Pada Gambar 2.11, walaupun menggunakan bilangan Reynold tinggi masih terdapat ketidaksesuaian pada konsep viscous-inviscid yang telah dibahas.
Prediksi aliran ideal dengan skema pada Gambar 2.11 a, jika menggunakan bilangan Reynolds tinggi maka terdapat boundary layer yang tipis di sekitar
silinder dan terdapat boundary layer yang sempit di bagian belakang. Setelah dilakukan eksperimen, didapatkan skema aliran yang sebenarnya yaitu sesuai
dengan Gambar 2.11 b, yang menunjukkan terbentuknya boundary layer tipis di PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
bagian depan sampai dengan bagian samping silinder. Pressure drop terjadi selama aliran melewati permukaan silinder, tetapi di bagian belakang, boundary
layer mengalami peningkatan tekanan yang berakibat terpecahnya aliran dan memicu terbentuknya wake. Aliran utama mengalami defleksi karena adanya
wake, maka dari itu aliran eksternal berbeda dari prediksi menggunakan teori inviscid [White, 2011].
2.7 Performa Heat Exchanger
