32
2.7.3.3 Aliran Seragam dan Tak Seragam
Aliran seragam uniform flow terjadi jika kecepatannya tidak terpengaruhi oleh perubahan tempat. Dengan demikian jika ditinjau pada waktu yang sama,
kecepatan aliran selalu sama di seluruh titik. Jika s mewakili koordinat aliran, secara matematika kondisi aliran seragam ini dapat dinyatakan dengan:
s
V
2.10 Aliran tak seragam non-uniform flow terjadi jika kecepatannya
terpengaruhi oleh perubahan tempat. Dengan demikian jika ditinjau pada waktu yang sama, kecepatan aliran tidak selalu sama di seluruh titik. Secara matematika
kondisi aliran tak seragam ini dapat dinyatakan dengan:
s V
2.11
2.7.3.4 Aliran Kompresibel dan Tak Kompresibel
Semua fluida termasuk zat cair adalah kompresibel sehingga rapat massanya berubah dengan perubahan tekanan. Pada aliran mantap dengan
perubahan rapat massa kecil, sering dilakukan penyederhanaan dengan menganggap bawah zat cair adalah tak kompresibel dan rapat massa adalah
konstan. Oleh karena zat cair mempunyai kemampatan yang sangat kecil, maka dalam analisis aliran mantap sering dilakukan anggapan zat cair tak kompresibel.
Tetapi pada aliran tak mantap melalui pipa di mana bisa terjadi perubahan tekanan yang sangat besar, maka kompresibilitas zat cair harus diperhitungkan.
2.7.3.5 Aliran Laminer dan Turbulen
Aliran viskos dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan turbulen. Dalam aliran laminar, partikel
– partikel zat cair bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling sejajar. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil
danatau kekentalan besar White, 1998. PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Kekentalan memiliki pengaruh yang singnifikan untuk meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya
kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada suatu batas tertentu akan
menyebabkan terjadinya perubahan aliran dari laminar ke turbulen. Pada aliran turbulen, gerak partikel
– partikel zat cair tidak teratur. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil. Dalam Gambar
2.23 ditampilkan profil aliran laminar dan turbulen suatu fluida berdasarkan percobaan yang dilakukan oleh Osborne Reynolds Munson et. al, 2009.
Gambar 2.23 Ilustrasi tipe aliran fluida viskos Munson et. al, 2009.
Percobaan yang dilakukan oleh Osborne Reynolds menunjukkan sifat –
sifat aliran laminar dan turbulen. Reynolds menunjukkan bahwa untuk kecepatan aliran yang kecil di dalam pipa kaca, zat warna akan mengalir dalam satu garis
lurus seperti benang yang sejajar dengan sumbu pipa. Apabila kecepatan aliran bertambah besar, benang warna mulai bergelombang dan akhirnya pecah dan
menyebar pada seluruh aliran di dalam pipa. Menurut Reynolds, ada tiga faktor yang mempengaruhi keadaan aliran
yaitu kekentalan zat cair µ mu, rapat massa zait cair ρ rho, dan diameter pipa
D. Hubungan antara µ, ρ, dan D yang mempunyai dimensi sama dengan kecepatan
adalah µ ρD White, 1998.
34
Reynolds menunjukkan bahwa aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan
aliran di dalam pipa dengan nilai µ ρD, yang disebut dengan Reynolds Number
Re. Reynolds Number mempunyai bentuk:
VD
Re
2.12 dengan ν nu adalah kekentalan kinematik. Dari percobaan yang dilakukan untuk
aliran air melalui pipa, Reynolds menetapkan untuk angka Reynolds di bawah 2000, gangguan aliran dapat diredam oleh zat cair, dan aliran pada kondisi
tersebut adalah laminar. Aliran akan turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4.000. Apabila angka Reynolds berada di antara kedua nilai tersebut 2000
Re 4000, maka aliran disebut transisi. Angka Reynolds pada kedua nilai diatas Re = 2000 dan Re = 4000 disebut dengan batas kritis bawah dan atas. Gambar
2.25 menunjukkan perbandingan profil kecepatan aliran laminar dan turbulen di dalam sebuah pipa Munson et. al, 2009.
Gambar 2.24 Perbedaan aliran laminar dan turbulen pada pipa a laminar b turbulen White, 1998.
2.7.3.6 Debit Aliran
Kategori