19 100
120 140
160 180
200 220
240 260
280 300
0,9581 0,9431
0,9261 0,9073
0,8869 0,8647
0,8403
0,814 0,784
0,751 0,712
0,295 x 10
-6
0,244 x 10
-6
0,211 x 10
-6
0,186 x 10
-6
0,168 x 10
-6
0,155 x 10
-6
0,150x 10
-6
0,136 x 10
-6
0,131 x 10
-6
0,128 x 10
-6
0,127 x 10
-6
0,0332 0,0246
0,685 0,303
10,224 15,855
23,656 34,138
47,869 65,468
87,621
Sumber : Pompa Kompresor, Sularso, 2006
2.4. Pola Aliran
Dalam berbagai industri sebagian besar fluidanya mengalir pada pipa-pipa saluran tertutup closed conduit flow. Masalah utama yang muncul antara lain:
1. Terjadinya gesekan pada dinding pipa. 2. Terjadinya turbulensi karena gerakan relatif dalam molekul fluida yang
dipengaruhi oleh viskositas fluida, kecepatan aliran dan bentuk pipa. 3. Terjadinya fluktuasi aliran akibat pemasangan belokan elbow dan
pengecilan saluran mendadak sudden contraction. Dalam suatu aliran yang melewati sistem atau instalasi pipa maka akan terjadi
hambatan aliran, hambatan tersebut diakibatkan oleh faktor- faktor bentuk instalasi. Hambatan aliran akan menyebabkan turunnya energi dari fluida tersebut yang sering
disebut dengan kerugian tinggi tekan head loss atau penurunan tekanan pressure drop. Kedua faktor ini merupakan pengaruh yang ditimbulkan karena pengaruh
gesekan fluida friction loss dan perubahan pola aliran terjadi karena fluida harus
Universitas Sumatera Utara
20 mengikuti bentuk saluran dan dindingnya. Ketika pipa utama dialiri fluida yang
bersifat turbulen, maka fluida dalam pipa akan mengalami pulsasi atau perubahan pola aliran yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran meningkat dan tekanannya
menurun. Salah satu besaran non-dimensional yang menggambarkan pola aliran fluida
adalah Bilangan Reynolds. Pada tahun 1883 Osborne Reynolds menunjukkan bahwa penurunan tekanan tergantung pada parameter: kerapatan
ρ , kecepatan U, diameter D dan viskositas µ absolute yang selanjutnya disebut dengan bilangan Reynolds.
Penurunan tekanan merupakan fungsi dari faktor gesekan λ dan kekasaran relative
dari dinding pada ε D, sehingga persamaannya menjadi :
λ = f Re ε D 2.6
Menurut Henry Darcy 1857 yang melakukan eksperimen aliran dalam pipa, menyatakan bahwa kekarasan mempunyai dampak terhadap pola aliran, sehingga
didapatkan faktor gesekan Darcy λ dengan persamaan 2.7 :
g D
L h
V
f
2 2
2.7
Aliran fluida dalam pipa yang berbentuk lingkaran terbagi menjadi dua, yaitu aliran laminar dan turbulen. Karakteristik antara kedua aliran tersebut berbeda-beda
dari segi kecepatan, debit dan massa jenisnya. Bilangan Reynolds dapat
mendefinisikan kedua aliran tersebut, dengan persamaan 2.8 :
Universitas Sumatera Utara
21
UD UD
Re
2.8
Dimana: ρ
= Kerapatan massa fluida kgm
3
U = Kecepatan karakteristik ms
d = Diameter saluran m
µ = Viskositas dinamik kgm.s
2.4.1. Klasifikasi Pola Aliran Pola aliran pada pipa horizontal, ada efek kekuatan gravitasi untuk menggantikan
cairan yang lebih berat mendekati pipa bagian bawah. Bentuk lain dari pola aliran dapat bertambah karena efek ini, dimana aliran tersebut dibagi dua lapisan. Banyak
kriteria pola aliran yang kita perhatikan baik dari literature dan penelitian-penelitian, tetapi maksud dan tujuannya adalah sama. Deskripsi pola aliran menurut Collier
1980, dengan arah aliran horizontal adalah sebagai berikut: Aliran gelembung Bubble flow
Aliran kantung gas atau sumbat cairan PlugSlug flow Aliran acak Churn flow
Aliran cicin kabut tetes cairan Wispy-Annular flow Aliran cincin Annular flow
Universitas Sumatera Utara
22 Aliran gelembung Aliran kantung gas Aliran srata licin
Aliran srata gelombang Aliran sumbat liquid Aliran cincin Gambar 2.5 Pola aliran pada pipa horizontal
Gambar 2.6 Klasifikasi Pola aliran berdasarkan Reynolds Number Chi-2009
2.5. Aliran Fluida
