Nama
: Sri Sri Mulyani Suharno
NIM
: 13012029 13012029
TK-2107 Kelas 01 Tugas Mekanika Fluida
Soal-soal Buku Transport Processes and Separation Process Principles 4 th oleh C. J. Geankoplis halaman 110-112 2 2.2-1. Press Pressur e in a Sphe Spherr i cal cal Tank . Calculate the pressure in psia and kN/m at the bottom of a
spherical tank filled with oil having a diameter of 8.0 ft. The top of the tank is vented to the atmosphere having a pressure of 14.72 psia. The density of the oil is 0.922 g/cm 3. Jawaban : Diketahui d
:
=h = 8,0 ft =
in
= 96,0010 in Ρo
= 14,72 psia
ρminyak =
3
0,922 g/cm
=
lbm / in3
= 0,0333 lbm / in3 Ditanyakan : Pdasar tangki Penyelesaian :
Tekanan total pada bagian bawah (dasar) tangki merupakan penjumlahan tekanan P o pada bagian atas tangki dan tekanan yang disebabkan disebabkan massa fluida di atasnya sehingga diperoleh : Pdasar tangki = Po + ρminyak . = 14,72 psia +
.h
= 14,72 psia + 3,1968 psia = 17,92 psia = 17,92
kN/m2
= 123,54 kN/m 2
Jadi, besar tekanan pada bagian bawah tangki adalah 17,92 psia atau sama dengan 123,54 kN/m2. 2.2-3. H ead of of a F lu id of J et F uel and Press Pressur e. The pressure at the top of a tank of jet fuel is 2 180.6 kN/m . The depth of liquid in the tank is 6.4 m. The density of the fuel is 825 kg/m 3. Calculate the head of the liquid in m that corresponds to the absolute pressure at the bottom of the tank. 1
Jawaban : Diketahui h
:
= 6,4 m
Ρo
= 180.6 kN/m 2
ρfluida
= 825 kg/m 3
Ditanyakan
: hfluida
Penyelesaian : Tekanan total pada bagian bawah (dasar) tangki merupakan penjumlahan tekanan P o pada bagian atas tangki dan tekanan yang disebabkan massa fluida di atasnya sehingga diperoleh : Pdasar tangki = Po + ρfluida . g . h = 180.600 N/m 2 +
= 180.600 N/m 2 + 51779,112 N/m 2 = 232379,112 N/m 2
Untuk tekanan sebesar Pdasar tangki, nilai h (head) fluida tersebut adalah sebagai berikut : hfluida = =
= 28,72 m
Jadi, h (head) untuk fluida tersebut yang sesuai dengan tekanan absolut pada bagian bawah tangki adalah 28,72 m. 2.2-5. M easur ement of Smal l Pr essur e Differ ences. The two-fluid U-tube manometer is being used to measure the difference in pressure at two points in line containing air at 1atm abs pressure. The value of R o=0 for equal pressures. The lighter fluid is a hydrocarbon with a density of 812 kg/m 3 and the heavier water has a density of 998 kg/m 3. The inside diameters of U-tube and reservoir are 3.2mm and 54.2mm, respectively. The reading R of the manometer is 117.2 mm. Calculate the pressure difference in mmHg and pascal.
Jawaban : Diketahui
:
Sebuah manometer pipa U dua fluida dengan : R o
=0
R
= 117,2 mm = 0,1172 m
ρA
= 998 kg/m 3
ρB
= 812 kg/m 3
ρC
= 1,18 kg/m 3 (asumsi densitas udara)
Pc
= 1 atm =1,01325 N/m 2
da
= 3,2 x 10 -3 m
dA
= 5,42 x 10 -2 m
Ditanyakan
: Perbedaan tekanan ( p A – p B ) dalam mmHg dan Pa
2
Penyelesaian : Untuk manometer seperti gambar di samping, perbedaan tekanan
antara pA dan pB diperoleh dengan persamaan berikut:
,dengan
a
merupakan luas penampang pipa U dan A merupakan
luas penampang penampung yang kedua luas penampangnya berupa lingkaran maka diperoleh
1,63 mmHg
Jadi, perbedaan tekanan ( p A – pB ) dalam manometer tersebut adalah 217,03 Pascal atau sama dengan 1,63 mmHg.
2.2-7. M easur ement of Pr essur e Di ffer ence in Vessel s. In Fig. 2.2-5b the differential manometer is used to measure the pressure difference between two vessels. Derive the equation for the pressure difference p A – p B in terms of liquid heights and densities.
Jawaban : Diketahui
:
Manometer yang digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan antara dua bejana adalah seperti gambar di samping.
Ditanyakan
: Persamaan yang menunjukkan perbedaan tekanan ( p A – p B )
Penyelesaian : Untuk manometer seperti gambar di atas, Pada titik 1 : Pada titik 2 :
3
Berdasarkan prinsip hidrostatis, diperoleh
( ) ( )
Jadi, persamaan yang menunjukan perbedaan tekanan ( p A – pB ) dalam manometer tersebut adalah .
2.4-1. Shear Stress in Soybean oi l . Using Fig 2.4-1, the distance between the two parallel plates is 0.00914 m and the lower plate is being pulled at a relative velocity of 0.366 m/s greater than the top plate. The fluid used is soybean oil with viscosity of 4x10 -2 Pa.s at 303 K (Appendix A.4). a. Calculate the shear stress and the shear rate using lb force, ft, and s units. b. Repeat, using SI units. c. If glycerol at 293 K having a viscosity of 1.069 kg/m.s is used instead of soybean oil, what relative velocity in m/s is needed using the same distance between plates so that the same shear stress is obtained as in part (a)? Also, what is the new shear rate?
Jawaban : Diketahui
y = 0,00914 m = 0,366 m/s
µsoybean oil
Ditanyakan a.
b.
c.
:
= 4 x 10 -2 Pa.s pada 303 K :
dan shear rate dalam satuan lbf , ft dan s. dan shear rate dalam satuan SI.
(m/s) dan shear rate jika µgliserol = 1,069 kg/m.s pada 293 K
Penyelesaian : Tegangan geser, dan shear rate pada keadaan tersebut dapat diperoleh dengan persamaan
a. Tegangan geser pada soybean oil :
dan shear rate
4
Shear rate pada soybean oil :
shear rate shear rate shear rate
b. Dalam satuan SI,
= 1,60 N/m2
c. Tegangan geser pada gliserol :
Shear rate pada gliserol: shear rate shear rate shear rate
Jadi, nilai tegangan geser,
untuk soybean oil pada keadaan tersebut adalah 3,34 x 10 -2 lbf /ft2 atau
sama dengan 1,60 N/m 2, sedangkan shear rate-nya sebesar 40 s-1. Sementara itu, laju relatif dan shear rate masing-masing bernilai 0,01369 m/s dan 1,50 s -1 untuk gliserol pada keadaan tersebut di atas.
5
