Modul 13 Michael (1)

8/15/2019 Modul 13 Michael (1)

1/39

OSBORNE REYNOLDS

EKSPERIMEN 13

OSBORNE REYNOLDS

1. TUJUAN PERCOBAAN

a. Mengamati jenis-jenis aliran fluida

b. Menentukan bilangan Reynolds berdasarkan debit

c. Mencari hubungan antara bilangan Reynolds dengan jenis aliran

d. Mengamati profil parabolic dari aliran laminer

2. PERALATAN

a. Air

b. Gelas Ukur

c. Pesaat !sborne Reynolds

d. "topatch #Pengukur $aktu%

e. &inta

3. DASAR TEORI

3.1. Sejarah

!sborne Reynolds lahir di 'elfast( kemudian pindah bersama orang tuanya ke )edham(

*sse+. Ayahnya bekerja sebagai kepala sekolah dan pendeta( tetapi di samping itu ia juga

seorang ahli matematika yang sangat mahir dan mampu di dalam bidang mekanika. "ang ayah

mengeluarkan sejumlah paten untuk perbaikan peralatan pertanian.)ia jugalah sebagai guru

utama bagi anak laki-lakinya."etelah deasa !sborne Reynolds mengikuti kuliah di ,ueen(

ambridge dan lulus pada tahun 1/0 sebagai ahli dalam bidang matematika.

Pada tahun 1/ ia di angkat sebagai professor teknik di !lens ollege di Manchester(

sekarang Uniersity of Manchester. Pada tahun yang sama ia menjadi salah satu professor pertama dalam sejarah uniersitas di 2nggris yang memangku gelar professor teknik.

Reynolds memang tertarik sejak aal untuk belajar pada bidang mekanika. 3etika

menginjak akhir remaja( beberapa tahun sebelum masuk uniersitas( ia bekerja dan magang

pada bengkel *dard 4ayes( yang pada masa itu ia merupakan seorang pembuat kapal yang

terkenal di "tony "tanford. )isanalah ia memperoleh pengalaman praktis dalam pembuatan

kapal uap. )an secara tidak langsung ia memperoleh pemahaman dan apresiasi aal dalam

bidang mekanika fluida.

TOMAN WANRO SIHOMBING

(12 0404 001)


2/39

OSBORNE REYNOLDS

Pada tahun pertama setelah ia lulus dari ambridge ia ikut andil dalam mendirikan

sebuah perusahaan rekayasa #engineering %( dimana ia menjadi seorang insinyur sipil yang

berkonsentrasi pada transportasi limbah. 2a memilih jalan hidupnya untuk belajar dan

mendalami matematika di ambridge( hal ini terlihat pada kata-katanya yang sangat terkenal

5)ari ingatan saya( sejak aal saya telah memiliki keinginan yang kuat( yang tak tertahankan

dalam bidang matematika dan hukum-hukum fisika. 3arena setiap fenomena mekanika( akan

ditemukan penjelasan dari matematika( maka dari itulah pengetahuan matematika sangat

penting6.

Reynold tetap di !ens ollege untuk sisa karirnya.Pada tahun 17 perguruan tinggi

ini menjadi perguruan tinggi konstituen( dan baru kemudian dijadikan Uniersitas

8ictoria.)ia terpilih menjadi mahasisa fellow di royal society pada tahun 100 dan di

anugerahi royal medal pada tahun 1.

Reynold terkenal( ketika ia mempelajari kondisi dimana aliran fluida di dalam pipa

dapat beralih dari aliran laminer ke aliran turbulen. )ari eksperimen ini ia memperoleh

bilangan tanpa dimensi #bilangan Reynolds%( yang didefinisikan sebagai perbandingan antara

kecepatan aliran rata-rata #u%( diameter karakteristik pipa #)% dan iskositas kinematika fluida

#9%.

Reynold juga mengusulkan apa yang sekarang dikenal sebagai Reynold rata-rata arus

yang bergolak( dimana kuantitas seperti kecepatan dinyatakan sebagai jumlah dari komponen

rata-rata dan fluktuatif. Reynold rata-rata tersebut memungkinkan untuk mendiskripsikan

secara umum dari aliran turbulen( misalnya dengan menggunakan rata-rata Reynold(

Persamaan :aien "tokes.

Publikasinya dalam bidang mekanika fluida di mulai pada aal tahun 107.)an model

teoritis yang diterbitkan pada pertengahan tahun 1;7( menjadi kerangkan perhitungan

matematis standar yang digunakan saat ini. ontoh dari judul laporan yang pernah diterbitkan

antara lain. Perbaikan Peralatan Untuk Memperoleh 3ekuatan airan "erta Peningkatkan Atau

Pemaksaan airan #10


3/39

OSBORNE REYNOLDS

3onstribusi Reynold tentang mekanika fluida dapat digunakan pada desain kapal

#Misalnya Perancangan pangkalan angkatan laut%( selain itu kemampuan Reynolds dalam

membuat model skala kecil dari kapal serta ekstrak data prediktif sangat berguna dalam

pembuatan kapal.Penerapan prinsip-prinsip Reynolds disini adalah perhitungan turbulensi

dalam hubungannya dengan gesekan( yang telah ditelaah lebih lanjut dalam $illiam @roude

&heori.=aitu tentang Graitasi *nergi Gelombang dan Propagasi.

Reynold sendiri memiliki sejumlah makalah tentang desain kapal yang diterbitkan

dalam 5&ransaksi >embaga Arsitek :aal6.

3etika menjelang akhir masa karirnya( laporan-laporan penelitian rekayasa yang

diterbitkan olehnya( dibuat dalam bentuk catalog dan ringkasan singkat dari tulisan tersebut.

'idang-bidang yang dibahaspun beragam( selain dinamika fluida( termasuk juga

termodinamika( teori kinetic gas( kondensasi uap( sekrup-baling tipe propulsi kapal( rem

hidrolik( pelumasan hidrodinamika( dan peralatan laboratorium untuk pengukuran yang lebih

baik dari oule setara mekanika panas.

"alah satu pokok pembahasan yang dipelajari Reynold pada tahun 17 adalah sifat

granular( termasuk dilatan bahan. Pada tahun 1;7? muncul B


4/39

OSBORNE REYNOLDS

gerakan fluida yang konstan. "edangkan aliran turbulen terjadi pada bilangan reynold yang

tinggi dan dinominasi oleh gaya inersia( yang mana cenderung menghasilkan pusaran

iskositas dan ketidakstabilan lainnya. 'ilangan reynold dapat didefinisikan untuk sejumlah

situasi yang berbeda dimana fluida berada dalam gerak relatie terhadap permukaan #definisi

bilangan Reynolds tidak tertuju hanya pada persamaan Reynolds dan persamaan pelumasan%.

)efinisi ini umumnya termasuk sifat-sifat fluida( kepadatan dan iskositas( ditambah

kecepatan( serta umumnya termasuk sifat-sifat fluida kepadatan sebuah panjang karakteristik

dan dimensi karakteristik.)imensi ini adalah masalah koneksi( misalnya radius atau diameter

sama-sama berlaku untuk lengkungan atau lingkaran( tapi satu yang di pilih untuk koneksi.

Untuk pesaat atau kapal( panjang atau lebar dapat digunakan.Untuk aliran dalam pipa

atau bola bergerak dalam cairan( diameter internal yang umumnya digunakan saat ini. 'entuk

lain seperti pipa persegi panjang atau non bola objek memiliki diameter setara yang

didefinisikan. Untuk cairan kepadatan ariabel #gas kompresibel% atau ariabel iskositas

#nonnetonian cairan% aturan khusus berlaku.3ecepatan juga dapat menjadi masalah koneksi

dalam beberapa keadaan( terutama di kapal.

Re % ρxVxL

μ %

VxL

v

)imana F

8 3ecepatan rata-rata dari objek relatie terhadap cairan #"1 unit F mHs%

> )imensi linear karateristik #Panjang perjalanan dari cairan I diameter hidrolik

ketika berhadapan dengan system sungai% #m%

μ 8iskositas dimanis fluida #Pa.s atau :.sHmB atau kgHm.s%

v = 8iskositas kenematika # v ¿ μ

ρ % #mBHs%

ρ = )ensitas fluida #kgHm?%

Perhatikan baha mengalikan bilangan Reynolds(

ρxVxL

μ"leh

VxL

V x L ha$il

ρx V 2 x L

2

μ x V x L !an ra$i"

Inersia force(drag)viscous force

"ignifikansi

Re %Total momentumtransfer

Molecular momentumtransfer


(12 0404 001)


5/39

OSBORNE REYNOLDS

3.3. Aliran Dala& Pi'a

Untuk aliran dalam pipa atau tabung( bilangan Reynolds umumnya didefinisikan

sebagai F

Re % ρxVx D H

μ %

Vx D H

v%

Qx D H

V x A

)imana F

)4 )iameter hidrolik pipa( panjang karakteristik perjalanannya #>% #m%

, 8olume laju aliran #m?Hs%

A >uas penampang pipa #mB%

8 3ecepatan rata-rata dari objek relatie terhadap cairan #"1 unit F mHs%

μ 8iskositas dimanis fluida #Pa.s atau :.sHmB atau kgHm.s%

v = 8iskositas kenematika # v ¿ μ

ρ % #mBHs%

ρ = )ensitas fluida #kgHm?%

3.(. De)i*

'esarnya debit yang mengalir merupakan besarnya olume fluida per satuan aktu.

Perhitungannya dapat dilakukan dengan cara mengukur olume fluida dalam gelas ukur pada

selang aktu tertentu.

+ %V

t

)imana F

, )ebit aliran #m?Hs%

8 8olume fluida dalam gelas ukur #m?%

t $aktu pengukuran selama penampungan fluida dalam gelas ukur #s%

@luida yang dialirkan menggunakan pompa sehingga debit yang keluar tidak sama dari

aktu ke aktu sehingga pengukuran dilakukan ? kali kemudian dibuat rata-rata."ebagai

acuan aktu pengukuran diambil tetap untuk debit yang sama.

+ra*a,ra*a %V

1+V

2+V

3

t

)imana F

,rata-rata )ebit aliran rata-rata#m?Hs%


(12 0404 001)


6/39

OSBORNE REYNOLDS

V 1+V 2+V 3 8olume fluida dalam pengukuran ke 1( B( ? #m?%

t $aktu pengukuran #s%

3.-. Per$a&aan K"n*ini*a$

Pipa biasanya berbentuk silinder dan memiliki luas penampang dan panjang tertentu

seperti tergambar dibaah ini F

Gambar #1?-1% Pipa )engan Panjang J >uas Penampang &ertentu

3etika fluida mengalir dalam pipa tersebut sejauh >( maka olume fluida yang ada

dalam pipa adalah V = A x L. 3arena selama mengalir dalam pipa sepanjang > fluida

menempuh selang aktu tertentu #t%( maka bisa menyatakan baha besarnya debit fluida F

+ %V

t %

A x L

t

3arena 8 S

t

L

t ( maka > 8 + t( sehingga F

+ % A (V x t )

t % / 0 A

ara mengukur kecepatan fluida dari persamaan kontinuitas tersebut adalah F

/ %Q

A %

Q

1

4 x π x D

2

Air yang mengalir melalui pipa berdiameter #)% dengan kecepatan 8 dapat memiliki

sifat-sifat yang bisa diamati melalui injeksi Eat arna #tinta% seperti yang ditunjukkan oleh

gambar. Untuk laju aliran yang cukup kecil( garis guratan Eat pearna akan terlihat jelas

sebagai garis pada saat mengalir.

Untuk laju aliran sedang( garis guratan tidak stabil( terkadang berupa garis lurus dan

terkadang juga tidak beraturan. "edangkan untuk laju aliran yang cukup besar( garis guratan

tidak beraturan dan menyebar keseluruh pipa dengan pola yang acak.3etiga karakteristik ini

masing-masing disebut aliran laminer( transisi dan turbulen.


(12 0404 001)


7/39

OSBORNE REYNOLDS

>aminer &ransisi

&urbulen

Gambar #1?-B% 3arakteristik Aliran >aminer( &ransisi J &urbulen

Untuk nilai Re yang besar menunjukkan aliran yang sangat tidak beraturan #turbulen%

yaitu Re K C777.2nilah bilangan Reynold kritis atas( sedangkan untuk Re yang nilai kecil yaitu

Re L B777( menunjukkan baha sifat alirannya laminer yang disebut bilangan reynold kritis

baah.

Partikelnya-partikelnya bergerak secara teratur dan mempunyai garis edar yang sejajar

untuk aliran peralihan antara turbulen dan laminer disebut aliran transisi yaitu B777 L Re L

C777.

'ilangan Reynolds adalah bilangan yang tidak berdimensi yang menunjukkan sifat

suatu aliran sehingga besarnya tidak tergantung pada system yang dipakai.'ilangan Reynolds

juga dapat menyatakan antara efek inersia dan iskos dalam aliran. Menurut Reynolds( ada C

fakta yang menentukan sifat suatu aliran yaitu karakteristik kecepatan #8%( panjang #>%( massa

jenis #%( dan iskositas dinamik #N%. 4ubungan dari parameter-parameter tersebut adalah F

Re % ρxVxL

μ


(12 0404 001)


8/39

OSBORNE REYNOLDS

)imana F

/ % μ

ρ iskositas kenematika%

"ehingga

Re % VxLv

Pada pipa diambil kecepatan rata-rata #8% sebagai kecepatan karakteristik dan garis

tengah pipa #)% sebagai panjang karakteristik sehingga diperoleh F

Re %VxD

v

'ilangan Reynolds adalah perbandingan gaya inersia terhadap gaya yang kekentalan

bekerja pada suatu cairan.

3.. a!a Iner$ia

Gaya 2nersia #@i% Massa + Percepatan

Fi = m x a

Fi = ρ x L3 xV

t

Fi = ρ x L2 x L

t x V

Fi = ρ x L3 x V 2

)imana F

8 3ecepatan aliran #mHs%

> )imensi panjang #m%

3erapatan massa #kgHm?%

3.4. a!a e$e5

Gaya Gesek #@f% Gesekan + >uas

Ff = μ xdv

dy x A

)imana F

N 3ekentalan dinamis

dv

dy Gradien kecepatan

8 3ecepatan setempat


(12 0404 001)


9/39

OSBORNE REYNOLDS

ika 8 konstan( maka F

Ff = μ xv

y x L2

Ff = μ xv

L x L2

Ff = μ x V x L

i

f =

ρ x L2 x V

2

μ x V x L

i

f =

ρ x L x V

μ

Re =V x L

v#&erbukti%

3.6. 7a5*"r e$e5an

@aktor gesekan #@% merupakan salah satu ariabel yang menentukan besarnya

penurunan tekanan pada aliran fluida dalam pipa. Untuk memperoleh nilai fakta gesekan ini

dapat dilakukan dengan B cara yaitu F

a. Menggunakan Rumus

Aliran turbulen

8 %

0,316

ℜ0,25

Aliran transisi

8 %0,1506

ℜ0,1609

Aliran laminer

8 %64

ℜ

b. Menggunakan diagram Moody"ebelum menggunakan diagram moody( kita harus mengetahui nilai bilangan Reynolds

dan kekasaran relatie dari pipa yang di lalui oleh airan terlebih dahulu.

Ke5a$aran Rela*i8 %ɛ

d

)imana F

3ekasaran pipaɛ

d )iameter pipa


(12 0404 001)


10/39

OSBORNE REYNOLDS

&ekanan turun dapat terlihat untuk aliran yang penuh cairan melalui pipa( dapat di

prediksi dengan menggunakan diagram moody.

Gambar #1?-?% )iagram Moody

)iagram jelas menunjukkan laminer( transisi( dan aliran turbulen sebagai peningkatan

bilangan Reynolds."ifat aliran pipa sangat bergantung pada apakah aliran laminer atau

turbulen.

Apabila suatu aliran flluida dialirkan diantara batas-batas yang tetap( maka hambatan

terhadap gerakan aliran akan mempunyai nilai terbesar pada permukaan-permukaan batasnya.

4al tersebut akan menyebabkan terjadinya perlambatan kecepatan partikel fluida pada

permukaan batas( sehingga akan membentuk suatu profil kecepatan pada aliran laminer yang

berbentuk parabola.

3.9. Aliran Dala& Salran N"n,Melin5ar Anl$:

Untuk bentuk seperti kotak( saluran empat persegi panjang atau annular #dimana tinggi

dan lebar yang sebanding% dimensi karakteristik aliran internal untuk situasi diambil menjadi

diameter hidrolik #)4% yang di definisikan sebagai C kali luas penampang #dari fluida%( dibagi

dengan perimeter dibasahi. Perimeter dibasahi untuk saluran adalah perimeter total dari semua

dinding saluran yang berada dalam kontak dengan aliran. 4al ini berarti panjang air terkena

udara tidak termasuk dalam perimeter dibasahi.

D; %4 x A

!


(12 0404 001)


11/39

OSBORNE REYNOLDS

Untuk pipa melingkar( diameter hidrolik adalah persis sama dengan diameter pipa di

dalam( seperti yang dapat ditampilkan secara matematis.

Untuk saluran melingkar( seperti saluran luar dalam tabung di tabung penukar panas(

diameter hidrolik dapat ditampilkan aljabar untuk mengurangi sampai )4 annulus.

D; annl$ % D


12/39

OSBORNE REYNOLDS

Untuk bola dalam cairan( panjang skala karakteristik adalah diameter bola dan

kecepatan karakteristik adalah baha dari bola relatie terhadap cairan agak jauh dari bola

#seperti baha gerakan bola tidak mengganggu referensi yang terpisahkan dari cairan%.

3epadatan dan iskositas adalah apa yang mereka miliki pada cairan( perhatikan baha

aliran laminer murni hanya ada sampai Re 7(1 dibaah definisi ini.

)ibaah kondisi Re rendah( hubungan antara kekuatan dan kecepatan gerak yang

memberikan yaitu hukum "tokes.

3.1(. O)je5 O)l"n Dala& 7li#a

Persamaan untuk objek persegi panjang yang identik dengan bola( dengan objek yang

diperkirakan sebagai suatu ellipsoid dan sumbu panjang dipilih sebagai skala panjang

karakteristik.

Pertimbangan tersebut penting di sungai alami( misalnya untuk biji-bijian dimana

pengukuran masing-masing sumbu tidak praktis #misalnya karena terlalu kecil%( diameter

saringan yang digunakan bukan aliran seabgai karakteristik partikel skala panjang.3edua

perkiraan mengubah nilai-nilai bilangan Reynolds kritis.

3.1-. Ke$a&aan Ar$

Agar dua arus untuk menjadi serupa mereka harus memiliki geometri yang sama( dan

memiliki jumlah yang sama Reynolds dan nomor *uler. 3etika membandingkan perilaku

fluida pada titik-titik yang sesuai dalam model dan aliran skala penuh berikut ini berlaku F

ReM % Re

EM % E

ρm

ρm x V m2 =

ρ

ρ x V 2

umlah ditandai dengan keprihatinan 5m6 aliran sekitar model dan yang lain aliran yangsebenarnya. 4al ini memungkinkan para insinyur untuk melakukan eksperimen dengan model

berkunang pada saluran air atau teroongan angin( dan mengkorelasikan data ke aktu aliran

yang sebenarnya( menghemat biaya selama eksperimen laboratorium dan tepat

aktu.Perhatikan baha keserupaan dinamis benar mungkin memerlukan pencocokan lainnya

berdimensi angka juga( seperti bilangan Mach yang digunakan dalam arus kompresibel atau

bilangan @raude yang mengatur aliran saluran terbuka.!mset dari aliran turbulen O B(? + 17 ?-


13/39

OSBORNE REYNOLDS

3has pitch dalam major league baseball #B + 17


14/39

OSBORNE REYNOLDS

"V #

"t / 0 @/ % , @? ( 1ℜ x $2 x V ) 8

)imana istilah F

μ

ρ x D x V / 0 @/ %

( 1

ℜ )Akhirnya menjatuhkan bilangan prima untuk memudahkan membaca F"V

"t / 0 @/ % , @? ( 1ℜ x $2 x V ) 8

2nilah sebabnya mengapa matematis semua mengalir dengan bilangan Reynolds yang

sebanding.Perhatikan juga dalam persamaan diatas( senagai Re istilah kental lenyap(ȹ

dengan demikian jumlah arus tinggi Reynolds sekitar inisud dalam aliran bebas.

3.14. Re!n"l#$ Tran$'"r*a$i Te"re&a

&eorema &ransport #juga dikenal sebagai >eibniE-Reynolds &eorema &ransport% atau

dalam &eorema Reynolds singkat( adalah generalisasi tiga dimensi dari aturan >eibniE

terpisahkan yang juga dikenal sebagai diferensiasi baah tanda integral.

&eorema ini dinamai !sborne Reynolds #1CB-1;1B%.4al ini digunakan untuk menysusn

kembali turunan jumlah terintegrasi dan berguna dalam merumuskan persamaan dasar

mekanika kontinum.Perkembangan mengintegrasikan f f #+(t% selama aktu tergantung ilayah #t% yang

memiliki batas 9#t%( kemudian mengambil deriatie sehubungan aktu F

d

dt ∫

%(t )

❑

f dv

&ransportasi teorema Reynolds( diturunkan sebagai berikut F

d

dt ∫

%(t )

f dv % ∫%(t )

df

dt dv ∫

"%(t )

( v& x n ) f dA

)imana F

n #+(t% Unit normal yang menunjukkan luar

+ &itik di ilayah itu dan adalah ariabel integrasi

d J dA 8olume dan elemen permukaan pada +

8 b #+(t% kecepatan dari elemen daerah

f @ungsi ector atau skalar


(12 0404 001)


15/39

OSBORNE REYNOLDS

Perhatikan baha integral di sisi kiri adalah semata-mata fungsi aktu( sehingga

deriatie total telah digunakan.

3.16. Anal"i Re!n"l#$

Reynolds analogi adalah popular dikenal untuk menghubungkan momentum turbulen

dan perpindahan panas.Asumsi utama adalah baha fluks panas'

A di system yang

bergolak ini analog dengan fluks momentum Q( yang menunjukkan baha rasio

(

'

A

harus

konstan untuk semua posisi radial.

f

2 %

)

( ρ x *) %

+ # c

V av

)ata eksperimental untuk aliran gas yang setuju dengan persamaan di atas kira-kira

menurut "chmit dan Prandtl jumlahnya hampi 1(7 dan hanya gesekan kulit hadir dalam aliran

meleati pelat datar atau di dalam pipa. 3etika cairan yang hadir dan atau bentuk tarik hadir(

analogi ini dikenal konensional telah alid.

Pada tahun B77( bentuk kualitatif aliditas analogi Reynolds itu kembali untuk aliran

laminer dari fluida mampat dengan iskositas dinamis ariabel #N%.4al ini menunjukkan

baha ketergantungan kebalikan dari bilangan Reynolds dan koefisien gesekan kulit #f%

adalah dasar bagi keabsahan analogi Reynolds( dalam aliran laminer konektif dengan N

konstan dan aiabel.

adi Reynolds analogi berlaku untuk aliran yang dekat untuk dikembangkan( untuk

perubahan dalam gradient ariabel lapangan #kecepatan dan suhu% di sepanjang aliran kecil.

3.19. Mane*i> Bilanan Re!n"l#$'ilangan Reynolds magnetic adalah sebuah kelompok tak berdimensi yang terjadi pada

megnetohydro dynamic. 2ni memberikan perkiraan efek megnetik adeksi ke magnet difusi

dan biasanya didefinisikan oleh F

R& %V x L

,

)imana F

8"kala kecepatan aliran


(12 0404 001)


16/39

OSBORNE REYNOLDS

> "kala panjang aliran

)ifusiitas magnetik

3.2il

Untuk Rm L 1( adeksi relatie penting sehingga medan magnet akan cenderung untuk

bersantai menuju keadaan murni difusif( dtentukan oleh kondisi batas dari pada aliran.

Untuk Rm K 1( difusi relatie tidak penting pada skala panjang >. garis fluks dari medan

magnetic tersebut kemudian adeded dengan garis aliran fluida.

"ampai saat gradient terkosentrasi ke daerah skala panjang cukup pendek baha difusi

dapat mengembangkan ke adeksi.

3.21. Bilanan Re!n"l#$ Dala& Cairan Ken*al

Gambar #1?-C% 'ola =ang Mengulir Meleati Arus SGaya &arik #@d% J Gaya Graitasi #@g%T

)imana iskositas secara alami tinggi( seperti setiap polimer mencair( aliran laminer

biasanya.'ilangan Reynolds sangat kecil( hukum "tokes dapat digunakan untuk mencari

iskositas dari fluida.

"phere diperlakukan untuk jatuh melalui fluida dan mereka mencapai kecepatan

terminal dengan cepat dan iskositas fluida dapat ditentukan.

Aliran laminer solusi polimer dimanfaatkan oleh hean seperti ikan dan lumba-lumba(

yang memancarkan solusi kental dari kulit .hal ini dapat membantu mempermudah tubuh

mereka untuk bergerak ketika berenang. )alam keseharian kondisi ini telah dimanfaatkan

pada kapal( untuk mendapatkan kecepatan dengan memanfaatkan larutan polimer.

3.22. C"n*"h Pen*inn!a Bilanan Re!n"l#$


(12 0404 001)


17/39

OSBORNE REYNOLDS

ika kebutuhan pengujian sayap pesaat( seseorang dapat membuat modelskala baah

dari dan mengujinya dalam teroongan angin menggunakan bilangan Reynolds yang

samabaha pesaat sebenarnya digunakan. ika misalnya model skala dimensi linier memilki

seperempat dari ukuran penuh( kecepatan aliran model harus dikalikan dengan faktor dari C

untuk medapatkan perilaku serupa.

Atau tes dapat dilakukan dalam sebuah tangki bukan di udara #efek kompresibilitas

disediakan dari udara tidak signifikan%. "ebagai iskositas kinematika air adalah sekitar 1?

kali lebih sedikit dibandingkan dengan udara 1


18/39

OSBORNE REYNOLDS

g. Mengerjakan kebalikan proses di atas untuk debit yang berubah-ubah dari besar ke

kecil.

h. Mengamati profil kecepatan( dengan cara menurunkan injector Eat arna ke dalam

mulut inlet( dan dalam keadaan tidak ada aliran membuka katup jarum dari

reseroir Eat arna dan meneteskan Eat arna ke dalam air. Membuka katup

pengontrol aliran lalu mengamati jenis aliran yang terjadi.

i. Mengukur kembali temperatur pada akhir percobaan.

-. ;ASIL DAN PER;ITUNAN

)ata hasil eksperimen 5!sborne Reynolds6 F

Nopercoba

an

Pengukuran Debit Kecepatan

aliran

(mm/s)

Bilangan

Reynol

ds

Tampak

Visual log Re !og "akt

uVolume

(ml)Debit(ml/s)

#

#$ %$ %&$

'&* *+*&+

lamine

r $* '&+ ,$&-..

#$ *' *&'

#$ *$ *&$ umla0 #$' #$&'0arga 1 rata,

rata *&%

'

#$ '' '&'

#.&*#- '.#&'+# laminer $&''. '&%%+ ,$&%'

#$ '$ '&$

#$ *# * umla0 -* -&*0arga 1 rata,

rata '&%*

*

#$ '+ '&+

'#&** **'&'#

%lamine

r $++ '&'# ,$&-$#

#$ *# *

#$ ' '& umla0 . .&0arga 1 rata,

rata '&.-

%

#$ *$ *&$

' %$#&-

*lamine

r $+ '&$% ,$&-++

#$ *' *&'

#$ %' %&' umla0 #$% #$&%0arga 1 rata,

rata *&%- #'% '%&. #.'&+%' '.$+&%

$transis

i$&$%' *&%%. ,#&*--

##. '*&

#'' '%&%

umla *% -'&.


(12 0404 001)


19/39

OSBORNE REYNOLDS

00arga 1 rata,

rata '%&'-

#'' '%&%

#.&+- '.&-$

transisi

$&$%' *&% ,#&*--

#' '&'

#'' '%&% umla0 *-$ -%0arga 1 rata,

rata '%&-

-

* #.' $&-

%&.% ++&*

#-turbul

en $&$*% *&.% ,#&%+

* #-. +&**

* #.% #&** umla0 %%

#.#&**

0arga 1 rata,

rata $&%%


(12 0404 001)


20/39

OSBORNE REYNOLDS

.

* #.$ $

%$&$+ +#+&+

#-turbul

en $&$* *&.%$ ,#&%

* #- .&-

* #.' $&- umla0 *.

#-+&**

0arga 1 rata,rata +&-.

+

* #-$ &-

%%*&+$$ .#&.

..turbul

en $&$* *&.*% ,#&%

* #.$ $

* #.$ $ umla0 *$

#-&-

0arga 1 rata,rata .&.+

#$

* #-% .

%.$&-$ -*'.&+

%turbul

en $&$*% *&. ,#&%+

* #+.

* '$' -&** umla0 -%

#+#&**

0arga 1 rata,rata *&-.

&emperatur B7

Perhi*nan G

Da*a 1G

1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B

/

B#777BB1(7B7??0(71

170;B(1

++

− x

(C/


21/39

OSBORNE REYNOLDS

1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B

/

B.#777BB1(7B.7??0(71

170;B(1

++

− x

(C/


22/39

OSBORNE REYNOLDS

C. Re υ

DV ×

C/


23/39

OSBORNE REYNOLDS

Da*a 4G

1. 8iskositas #% ( )( ) ( )[ ]B

/

B#777BB1(7B7??0(71

170;B(1

++

− x

(C/


24/39

OSBORNE REYNOLDS

?. 8 %%##CH1

1777B D

xQ ratarata

π

−

%1?%#1C(?#CH1

1777.;(


25/39

OSBORNE REYNOLDS

PER;ITUNAN DENAN MENUNAKAN DIARAM MOODY

a. Per>")aan 1

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =3,4 ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 5,63 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 3$3,5$5

• )idapat f 7(1/?


(12 0404 001)


26/39

OSBORNE REYNOLDS

• Log %e = log &3$3,5$5' = 3(5$5

• Log f = log &0,)63' = 0,*88


(12 0404 001)


27/39

OSBORNE REYNOLDS

). Per>")aan 2

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =,43 ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% )8,3)* mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 8),$)

• )idapat f 7(BB

• Log %e = log &8),$)' = ,44$

• Log f = log &0,8' = 0,64


(12 0404 001)


28/39

OSBORNE REYNOLDS

>. Per>")aan 3

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =,8* ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% ),633 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 33,)4

• )idapat f 7(1;;

Log %e = log &33,)4' = ,5)• Log f = log &0,)$$' = 0,*0)


(12 0404 001)


29/39

OSBORNE REYNOLDS

#. Per>")aan (

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =3,4* ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 6,)56mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 40),6*3

• )idapat f 7(1


30/39

OSBORNE REYNOLDS

e. Per>")aan -

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =4,*ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% )8,$4 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 80$,405

• )idapat f 7(7CB

• Log %e = log &80$,405' = 3(448

• Log f = log &0,04' = ),3**


(12 0404 001)


31/39

OSBORNE REYNOLDS

8. Per>")aan

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =4,6*ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% )85,$5*mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 855,*06

• )idapat f 7(7CB

• Log %e = log &855,*06' = 3,456

• Log f = log &0,04' = ),3**


(12 0404 001)


32/39

OSBORNE REYNOLDS

. Per>")aan 4

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =60,44ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 455,584 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 6$$6,3)*

• )idapat f 7(7?C

• Log %e = log &6$$6,3)*' = 3,845

• Log f = log &0,034' = ),46$


(12 0404 001)


33/39

OSBORNE REYNOLDS

h. Per>")aan 6

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =5$,*8ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 450,60$ mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 6$)$,$)*

• )idapat f 7(7?<

• Log %e = log&6$)$,$)*' = 3,840

• Log f = log &0,035' = ),456


(12 0404 001)


34/39

OSBORNE REYNOLDS

i. Per>")aan 9

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =58,8$ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 443,$00 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = 68)6,888

• )idapat f 7(7?<

• Log %e = log&68)6,888' = 3,834

• Log f = log &0,035' =),456


(12 0404 001)


35/39

OSBORNE REYNOLDS

j. Per>")aan 1<

o iskositas # % 0,0084653 cm !"

o Qrata#rata =63,*8ml!"

o 3ecepatan Rata-Rata #v% 480,*60 mm!"

o 'ilangan Reynolds #R e% = *38,$4

• )idapat f 7(7?C

• Log %e = log &*38,$4' = 3,865

• Log f = log &0,034' = ),46$


(12 0404 001)


36/39

OSBORNE REYNOLDS


(12 0404 001)


37/39

OSBORNE REYNOLDS

4. 7OTO ALAT


(12 0404 001)

PESAWAT OSBORNEGELAS UKUR

STOP WATCHTERMOMETER


38/39

OSBORNE REYNOLDS

6. APLIKASI

Aplikasi dari bilangan Reynolds #Re% yang di dapat dari percobaan !sborne Reynolds

adalah kita dapat mengklasifikasikan jenis aliran( apakah suatu aliran itu termasuk aliran

laminer( transisi ataupun aliran turbulen. Pengklasifikasian jenis aliran ini penting dilakukan

karena akan berguna dalam perancangan bangunan air.

)alam perencanaan bangunan air kita perlu mengetahui sifat-sifat dari aliran tersebut

karena sifat aliran penting diketahui agar kita dapat mengantisipasi kerusakan yang

ditimbulkan oleh sifat aliran tersebut.

'ilangan Reynolds #Re% juga berfungsi dalam menentukan tipe kolam olak yang

digunakan pada bendung.

Adapun deskripsi aplikasinya adalah sebagai berikut F

1. Menentukan panjang kolam olak

B. Perencanaan pipa

Menentukan koefisien nilai f dan dimensi pipa


(12 0404 001)


39/39

OSBORNE REYNOLDS

;. KESIMPULAN

1% 'ilangan !sborne Reynolds #Re% digunakan untuk mengklasifikasikan

jenis aliran( yaitu aliran laminer( transisi dan turbulen

B% )ari grafik hubungan antara debit #,% dan bilangan Reynolds #Re%

diketahui baha besarnya debit berbanding lurus dengan bilangan Reynolds( ini

berarti baha semakin besar debit suatu aliran maka aliran akan berubah dari

laminer ke turbulen.

?% )ari grafik hubungan antara kecepatan aliran #8% dan bilangan Reynolds

#Re% diketahui baha besarnya kecepatan aliran berbanding lurus dengan bilangan

Reynolds( ini berarti baha semakin besar kecepatan aliran suatu aliran maka aliran

akan berubah dari laminer ke turbulen.

C% )ari grafik hubungan antara bilangan Reynolds #Re% dan faktor gesekan #f%

diketahui baha f berbanding terbalik dengan Re berarti semakin besar nilai Re

amak semakin kecil nilai f.

1aporan praktikum 4idrolika &.A. B71

Modul 13 Michael (1)

Documents

Transcript of Modul 13 Michael (1)