REYNOLD APPARATUS REYNOLD APPARATUS
Fathu Prasetyo Teknik Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia. No!ember "#$
Abstrak % Pada kehidupan sehari&hari, aliran dapat terdiri dari 'at (air maupun gas ternya ternyata ta tidak tidak sekedar sekedar mengal mengalir, ir, tetapi tetapi dari dari setiap setiap 'at tersebu tersebutt memipu memipuny nyai ai properties yang properties yang berbeda&beda pada kondisi tertentu tertentu. )ontohnya seperti pada suatu pipa yang berisi air dengan pipa yang berisi gas. Salah satunya adalah pada *enis alirannya, seperti aliran laminar dan aliran turbulen. Untuk menentukan *enis dari suatu aliran +luida dapat diketahui dengan (ara melihat pola alirannya. Tetapi terdapat beberapa kesulitan *ika diamati se(ara langsung. leh karena itu ada beberapa beberapa (ara untuk mengetahuiny mengetahuinya, a, salah satunya dengan dengan menggunak menggunakan an Reynold Number . Peralatan dan bahan yang digunakn adalah air transparan, pipa pemasukan air, air, pembua pembuanga ngan n kelebih kelebihan an air untuk untuk memper mempertah tahank ankan an tinggi tinggi muka muka air, air, pipa pipa transp transparan aran berdiam berdiameter eter "$ mm, mm, kran kran pengat pengatur ur aliran aliran air, air, tangk tangkii 'at pe-arn pe-arna, a, ,penga ,pengatur tur aliran aliran 'at pe-arn pe-arna, a, no'el no'el 'at pe-arn pe-arna.U a.Untu ntuk k melaku melakukan kan per(ob per(obaan aan reynold apparatus apparatus mula&mula debit air diatur dengan valve pada valve pada flow flow meter meter hingga debit air men(apai # liter/*am lalu valve tabung valve tabung tinta -arna dibuka. 0emudian pola aliran yang ter*adi diamati. 1alu hasil pengamatan di(atat pada lembar pengamatan, langkah diatas diulangi sampai men(apai "$# liter/*am dengan pertambahan debit #liter/*am. 2asil dari per(obaan ini adalah mengetahui *enis aliran yang di(iptakan pada debit tertentu dengan luas penampang yang tetap3tidak berubah4. Sehingga dapat diklasi+ikasikan bah-a pada debit tertentu aliran tersebut merupakan aliran laminar atau aliran turbulen. 5ari nilai debit yang diatur pada per(obaan, dapat diakumulasi diakumulasikan kan sehingga didapatkan didapatkan nilai reynold number nya. nya. Sehingga aliran tersebut dapat diklasi+ikasikan. 5ari per(obaan ini didapatkan bah-a semakin besar debit, maka semakin besar nilai reynold number yang diperoleh. 0arena nilai reynold number reynold number berbanding berbanding lurus dengan ke(epatan, dimana ke(epatan aliran dipengaruhi oleh besarnya debit pada aliran.
0ata kun(i komponen laporan6 +luida, aliran, reynold number reynold number , laminar, turbulen
7A7 I P8N5A2U1UAN . 1atar 7elakang Pada 'aman sekarang +luida sangat berperan penting dalam kehidupan sehari hari. 7ahkan sampai dunia industri sangat memperhatikan +luida. 5alam mendesain sebuah kendaraan kita *uga menin*au peran dari +luida yang nantinya akan melintasi luas pennampang pada kendaraan tersebut atau yang biasa dikenal dengan drag force. 5imana drag force harus dibuat seke(il mungkin agar daya hambatnya ke(il. 0arena itu saat ini kita sangat perlu untuk mempela*ari +luida. 5alam +luida *uga mengenal reynold number . Reynold number berpengaruh untuk penenentuan apakah suatu aliran laminar atau turbulen. Reynold number biasa digunakan pada perindustrian seperti dalam pemasangan pipa. 0arena itu reynold number dalam sebuah pipa perlu untuk dipela*ari dan diamati. Sehingga dilakukanlah per(obaan ini untuk memahami +enomena aliran dalam sebuah pipa. ." Tu*uan Per(obaan a4 Memahami prinsip dasar bilangan Reynold . b4 Memahami +enomena aliran dalam pipa. . Rumusan Masalah a4 7agaimana prinsip dasar bilangan Reynold 9 b4 7agaimana +enomena aliran +luida dalam pipa9
.: 7atasan Masalah a4 Steady Flow, digunakan agar pengamatan di setiap -aktu berbeda hasilnya sama. b4 In(ompressible Flow, sesuai dengan apa yang ditin*au pada per(obaan ini dan +luida yang dipakai pada pada per(obaan ini adalah air. (4 Per(obaan dilakukan pada suhu kamar 3
26 ℃
4, temperatur di*aga agar
properties dari +luida tersebut tidak berubah&ubah. 7A7 II 5ASAR T8RI . Pengertian Aliran Fluida adalah sebuah 'at yang akan terde+ormasi 3mengalami perubahan bentuk4 se(ara terus menerus 3kontinyu4 *ika dikenai tegangan geser seberapun ke(ilnya tegangan geser tersebut diberikan. Akan tetapi *ika 'at padat tidak akan terde+ormasi se(ara kontinyu selama gaya F yang dikenakan lebih ke(il dibanding batas elastisnya.
;ambar . 7agan (ontinuum +luid
Setiap properti +luida diasumsikan mempunyai harga tertentu pada setiap titik dalam ruang. Properti +luida terdiri dari density 3
ρ
4, ke(epatan 3 ∇ 4,
tekanan 3p4 dan temperatur 3T4. ". Aliran
;ambar ". Aliran
;ambar . Aliran In!is(id . 7oundary 1ayer 7oundary 1ayer 3714 adalah lapisan tipis di dekat dinding padat yang memisahkan daerah di dalam 71 dimana tegangan geser sangat berpengaruh 3aliran !is(ous4 dan daerah di luar 71 dimana tidak ada pengaruh tegangan geser 3aliran in!is(id4.
;ambar :. 7oundary 1ayer :. Aliran 1aminar dan Turbulen . Aliran 1aminar adalah aliran dimana struktur aliran dibentuk oleh partikel&partikel +luida yang bergerak se(ara berlapis&lapis, dimana setiap lapisan bergerak diatas lapisan lainnya
;ambar $. Aliran 1aminar ". Aliran Turbulent adalah aliran dimana partikel&partikel +luida bergerak se(ara ber(ampur aduk 3mi>ing4 dan a(ak, setiap partikel menumbuk partikel lainnya sehingga ter*adi pertukaran energi
;ambar ?. Aliran Turbulen $. Aliran 0ompresibel dan Non&0ompresibel Aliran inkompresibel merupakan aliran dimana densitas +luida yang mengalir dapat diabaikan 3 ρ = #4 Aliran 0ompresibel merupakan aliran dimana densitas +luuida yang mengalir tidak dapat diabaikan 3 ρ @ #4 Aliran internal merupakan aliran di mana +luida yang mengalir dilingkupi se(ara penuh oleh suatu batas padat, seperti air dalam pipa. Aliran eksternal yaitu aliran dimana +luidanya melingkupi suatu benda padat, seperti aliran sungai dan mobil yang bergerak.
?. Aliran Internal dan 8ksternal Aliran internal merupakan aliran di mana +luida yang mengalir dilingkupi se(ara penuh oleh suatu batas padat, seperti air dalam pipa. Aliran eksternal yaitu aliran dimana +luidanya melingkupi suatu benda padat, seperti aliran sungai dan mobil yang bergerak. . Penurunan Rumus Reynold Number Untuk mengetahui pola aliran dengan menggunakan Reynold Number . Reynold Number 3Re4 adalah bilangan tidak berdimensi. ρ ∇ L ℜ= μ μ
= !iskositas dinamis/absolut 3g/(m.s = kg/m.s = poise4
v
= !iskositas kinematis 3(m"/s = (m"/s = stoke4 3
μ v= ρ = ℜ=
B. Fluid As )ontinuum
∇ L
v
2
kg m m × m . s kg = s ¿
m s × m× 2 s m = #..3".4
a. Pengertian +luids as (ontinuum 0onsep (ontinuum adalah dasar dari mekanika +luida. Asumsi kontinuum ini berlaku dalam perlakuan diba-ah kondisi normal. Asumsi ini tidak berlaku ketika *alur yang bebas dari molekul&molekul men*adi urutan yang sama besarnya sebagai dimensi karakteristik terke(il yang signi+ikan dari sebuah masalah. 2al ini ter*adi khusus pada masalah seperti aliran gas langka 3misalnya, seperti ditemui di aliran gas udara ke atmos+er4. Sebagai konsekuensi dari asumsi kontinum, masing&masing properti +luida diasumsikan memiliki nilai de+init di setiap titik dalam ruang. Sehingga si+at (airan +luida seperti kepadatan, suhu, ke(epatan, dan sebagainya dianggap +ungsi kontinu posisi dan -aktu. 0enyataannya 'at 3Fluida4 terdiri dari molekul&molekul yang bergerak. Aplikasinya hanya tertarik pada e+ek rata&rata dari se*umlah molekul CMA0RS0PI0D Anggapan bah-a Fluida sebagai satu kesatuan Makroskopik artinya Fluida sebagai C)NTINUUMD. 0onsekuensinya C7ah-a setiap property Fluida diasumsikan mempunyai harga tertentu pada setiap titik dalam ruangD. Maka +luida sebagai kontinuum artinya Setiap property +luida 3E4 merupakan +ungsi dari 085U5U0AN/PSISI dan A0TU.
;ambar . 5ensitas b. 5iagram Fluids as )ontinuum
;ambar B. 5iagram Fluids as )ontinuum (. Pen*elasan masing&masing poin dari diagram tersebut Untuk menentukan ρc harus ditentukan seberapa besar ᵟ! minimum ᵟ
!G
....3"."4
5engan (ara yang sama dapat ditentukan diperoleh distribusi
ρ
ρ
di setiap titik
maka
sebagai +ungsi posisi H -aktu 6
ρ = ρ ( x , y , z ,t ) BAB III METODOLOGI PERCOBAAN
a4 b4 (4 d4 e4 +4 g4 24
Alat dan 7ahanair transparan pipa pemasukan air pembuangan kelebihan air untuk mempertahankan tinggi muka air pipa transparan berdiameter "$mm kran pengatur aliran air tangki 'at pe-arna pengatur aliran 'at pe-arna no'el 'at pe-arna
." 1angkah&per(obaan 4 debit air diatur dengan mengatur valve pada flow meter hingga debit air men*adi # liter/*am "4 valve tabung tinta -arna merah dibuka 4 pola aliran yang ter*adi diamati :4 hasil pengamatan di(atat pada lembar pengamatan yang tersedia $4 langkah&langkah sebelumnya diulangi dengan !ariasi debit air yang berbeda ?4 0enaikan debit pada per(obaan ini adalah #liter/*am hingga men(apai debit "$#liter/*am . Flowcart Per(obaan
3 $ L 4 Selesai
7A7 I<
ANA1ISA 5ATA 5AN P8M7A2ASAN :. 2asil Per(obaan No
5ebit 31/*am4
" : $ ? B #
# :# $# ?# # B# # ## # "# #
Pengamatan
