perpindahan momentum antar fasa
DESCRIPTION
MATERI PERISTIWA PERPINDAHANTRANSCRIPT
Aliran Fluida
Grafik/korelasiUntuk memprediksi kelakuan sistem
aliran untuk geometri tertentu
Aliran dlm “channel”
-pipa
-saluran air
-dll
Aliran sekeliling obyek
-gerakan udara sekitar sayap pesawat
-gerakan fluida di sekeliling partikal saat
sedimentasi, dll
Qvvsp / ""/ forcedragvsQv
Ch.6. PERPINDAHAN ANTAR FASA SISTEM ISOTERMAL
friksifaktorf
volumetikkarakteriskinetikenergiK
surfacewettedtikkarakterisluasA
fKAF
gesekgayabergerakyang
fluidaolehdiberikanyanggayaF
diamfluidaolehdiberikanyanggayaFFFF
k
k
sks
/
16.......................................................................
# Faktor friksi
L
v
2
21
2
vK
RLA
v
22
1
2
vK
RA
A
2
2
0 0
2
0
2 1/ 2 . ................................................ 6 2
&
............................................................ 6
k
k
k L L
k L
F RL v f
F tak bisa diukur yang diukur adalah P Elevasi
F p p g h h R
F P P R
1
0
2
3
. 6.2 & 6.3 , :
1/ 4 ............................................... 6 41/ 2
L
Dari pers diperoleh
P PLf
D v
f fanning friction factor
# Aliran dalam pipa (conduit)
2 212
: ( )
( ).
:
. .......................................k
A luas yg diperolehdari proyeksi objek benda padatnya
ke suatu bidang yang tegak lurus denganarahkecepatanaliran v
v
A
Untuk alirandi sekitar Bola dengan radius R
F R v f
3 34 43 3
........................... 6 5
: " "( )
/ .
. . . .................................................... 6 6k s
v kecepatan pendekatan approachvelocity dari fluida
pada jarak yg cukup jauhdari objek padatan
F R g R g
# Aliran sekeliling objek
2
6.5 & 6.6 :
4 ......................................................... 6 7
3
/
:
s
s
D
Dari persamaan diperoleh
g Df
v
densitas fluida
densitas objek padatan
f sering diseburt juga C drag coefficient
2
0 0
. bil. tak berdimensi
0
&
( laminer & turbulen) :
. . .................
o L
L
zk
r R
Tujuan mencari hub antara f dengan
P P
D
Z Z L
untuk aliran stedi dg konstan gaya fluida pada
permukaandalam pipa untuk adalah
vF R d dz
r
.......(6 8)
Faktor friksi aliran dalam pipa
2
0 0
21
2
.(6 8) .(6 2), :
. .
...........................(6 9)2
L
z
r R
Substitusi pers ke pers diperoleh
vR d dz
rf
RL v
DL
DL
r
z
zz
fintergrasihasil
dzdr
v
L
Df
menjadipersmaka
D
zz
DvRe
v
ppp
D
rr
v
vv
berdimensitakvariabeldlmditulisdptPers
Re,
106........................Re
1..
1
:96.
;;;;
:)96(.
*
/
0
2
0
*
*
*
2
0***
21*
1126.
)126....(..........(Re):116.
)106(.
0""
116..................................................Re,
*
*
*
*
DLuntukberlakujugaPers
ffmenjadipers
DLperspdzthdintegrasimaka
zfr
vzpddevelopedfullyisvprofilJika
ff
z
DL
)(22.6.10Re*
146................................10Re10.1,2Re
0791,0
*
136.................................2100ReRe
16
:*
5
53
4/1
BirdFiglihatUntuk
f
BlasiusFormulaTURBULENAliran
f
PoiseuilleHagenFormulaLAMINERAliran
Re
f
Re
16f
Turbulen
(k/D)1
(k/D)2
(k/D)3
k : tinggi ‘protuberance’
pada permukaan pipa
k/D: relative roughness
(faktor kekasaran pipa)
turbulenuntuk
perimeterwetted
sectioncross
Z
SR
Rvdg
FignmenggunakadptcircularbukantabungnyaJika
h
h
h 156.........&4.
Re:
22.6.""*
910
7.3
/
Re
9.6log6.3
110
Dk
f
4x104 < Re < 108
0 < k/D < 0.05
2
21
0
vL
Rf Lh
Pers. Fanning
Nilai kekasaran (k) berbagai bahan
cmmmHg
cmcmdyne
fD
Q
Dfv
DL
ppersDari
fxD
QDvJawab
L
pDitanya
haluspipacmDccgr
cmgrxcptQDiket
pipadlmmengaliryangQsebesar
fluidanmengalirkauntukdiperlukanyangpnPerhitunga
Fig
/071,0
//95
.4
.4
..4
46.
0063,01024,24
Re:
?:
3/935,0
det./1095,195,1det/1,1:
.
2
2
221
2
21
22.64
2
# Contoh 1. Cari p, flow rate diketahui
det.1093,603,1
/3,62
100
665,0981,7
det.1039,1
144.det.
.17,323:
/.103,2/.00,3
"981.7,100068
4
3
2
4
2
2
220
4
0
ft
bmxcp
ftbm
ftL
ftinD
ft
bmx
ft
in
bf
ftbmx
in
bfpppDiket
jambmrateflowHitungxDkpsippd
IDhorisontalftLpipalewatmengalirFpadaAir
L
# Contoh 2. Cari flow rate, p diketahui
176...............................4/.Re.4
Re
.
Re,Re.
166.Re..
ReReRe22.6Re
166.............................................2
.Re
46............................................2/1
4/1
:
2
0
2
DvwatauDw
dihitungdapatwalirlajudanvdiperolehsetelahd
alangkahpadadibuatyanggrafik
padasesuaiyangbacablangkahdihitunganhasilfdgc
persdgfhitungdiketahuiyangsoalpddatadatadgb
vsfgrafikkanfhitungFigdaribacaf
a
IMetode
L
DppDf
v
pp
L
Df
Jawab
L
Lo
Solusi soal 6.2-2 (Bird)
y = 0.0545x + 3000.4
R2 = 1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+02 1.E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 1.E+07
Re
f
1.E+03
1.E+04
1.E+05
1.E+06
Re
(f^0.5
)
f vs Re
Re(f^0.5)
Jawaban : Re = 2,44 x 105 w = 3,18 x 105
1,63x104
2,44x105
grsolehdilaluipersdi
ff
persDari
xf
adayangdatapersDari
vsfplot
pdslopdglurusgrsf
f
FigD
kff
persdgsimultangrafiksecaraanPenyelesai
IIMetode
196.10.63,1Re0,110.63,1Re01,0
206
206.........................................................1063,1Re
:&166.
196.........Reloglog
2.Re
Re
186......................22.6.Re,
:2.
4
5
4
2
2
k/D = 0,00023
Re
f
0.01
1.0
0.1
1.63x014 2.4x0151.63x015
• Dari Gb sebelah diperoleh:
Re = 2,4x105
• Maka dg pers.(6-17) dpt
dihitung flow rate (w) :
• w = (/4).D.Re.
= 3,12 x 105 lbm/jam
Soal ujian Tahun 2010
Limbah cair dari suatu industri kimia (:1,5 g/cm3, :1,3x10-2
poises) akan dipindahkan dari Unit Pengolah Limbah menujusungai yg berjarak 3 km, melalui sebuah pipa dg ID 16 inc.
Jika pompa yg digunakan dpt menghasilkan gradient tekanan(P/L) sebesar 3 psi/ft, jawablah pertanyaan-pertanyaan sbb:
1). Apa jenis aliran dalam pipa tersebut ?2). Hitung debit limbah cair yg mengalir dlm pipa tsb.3). Jika limbah cair tsb dipindahkan melalui sebuah selokanpersegi terbuka dg luas penampang yg mirip dg pipa (lebar20 inc, kedalaman10 inc), hitung debit limbah cair ygmengalir melalui selokan tsb.4). Bandingkan jawaban (2) &(3), berikan analisis secukupnya
BirdFiglihat
boladiameterD
Dv
ff
pipadialiran
pdpenjabarandgAnalog
p
p
13.6
..Re
216.......................Re
..
Faktor friksi aliran sekitar bola
v
246.................10.2Re500;44,0
:'*
236.................500Re2;Re
5,18
:*
226.........................1,0Re;Re
24
.*
5
5/3
f
regionlawsNewton
f
regionteIntermedia
f
StokeshkregionflowCreeping
6000Re;5407.0Re
242
fPers. dari Edisi 2
Pelajari Example 6.3-1
Lumpur Lapindo Brantas yang memiliki densitas
dan viskositas masing-masing 2.5 g/cc dan 5 cp
akan dipindahkan dari Porong-Sidoarjo (sumber
lumpur) menuju 2 buah Sungai (A dan B) melalui
serangkaian perpipaan bercabang.
Ternyata aliran di Sungai A tidak lancar sehingga
praktis lumpur tersebut (campuran partikel tanah
dengan air) dapat dianggap tidak mengalir.
Akibatnya dalam waktu 3 jam partikel lumpur
tersebut telah mengendap di dasar Sungai A yang
kedalaman airnya 5 m.
Jika partikel lumpur tersebut diasumsikan
berbentuk bola dengan densitas 5 g/cc, berapa
ukuran diameter partikel lumpur tersebut ?
Soal Ujian Tahun 2007
Soal Ujian Tahun 2009
• Nanofluida adalah campuran antara suatu fluida cair dengan
nanopartikel tertentu (partikel padatan dengan ukuran < 100 nm).
• Hasil riset terkini di DTK menunjukkan bahwa nanofluida yang
disintesis dari air ( = 1000 kg/m3 dan = 10-3 kg.m-1.det-1 ) dan
nanopartikel TiO2 (densitas = 3,8 g/cm3) akan mengendap dengan
waktu pengendapan yang berbeda-beda, tergantung metode
sintesisnya.
• Jika nanofluida tersebut dibuat (dalam beakerglass setinggi 10
cm) dengan metode pengadukan mekanik, baru sekitar 2 jam
sudah terjadi pengendapan partikel TiO2.
• Namun jika pengadukan dilakukan secara ultrasonic (yang dapat
memecah agregat partikel) partikel TiO2 tersebut dapat bertahan
tanpa mengendap hingga sekitar 5 hari.
• Dengan didukung oleh perhitungan seperlunya, buatlah analisis
terhadap hasil riset tersebut
Soal Ujian Tahun 2010
• Letusan gunung Merapi di Sleman Yogyakarta yg terjadi
beberapa hari lalu mengakibatkan adanya hujan abu
disekitar lokasi, dg ketinggian mencapai sekitar 500 m.
• Diketahui densitas dan viskositas udara masing-masing
1,265 kg/m3 dan 1,983x10-5 kg/(m.s). Jika partikulat abu
tersebut diasumsikan berbentuk bola dengan diameter
partikel rata-rata 0,1 mm dan densitas 50 kg/m3,
1. Hitunglah dalam waktu berapa lama (jam) kira-kira
hujan abu tsb akan betul-betul selesai?
2. Jika ternyata hujan abu tersebut baru betul-betul
berakhir setelah 24 jam, berapa kira-kira ukuran
partikel debu yang terkecil ?
3. Tuliskan beberapa asumsi lain yang anda gunakan
dalam perhitungan di atas.
266......
8
/
256...................................................4.
:;.
2
0
0
2
021
0
L
RvpipadalamlamineraliranUntuk
isiankolombedpanjangL
lsuperficiakecepatanv
partikeldiameterD
fD
L
v
diperolehpipadlmfluidaalirandgAnalog
L
p
p
L
PP
PP
Faktor friksi pada kolom isian (packed column)
286............................../
./.
276.......................................................2
266
2
0
abedvolsurfacewetted
bedvolvoidvol
surfacewettedtotal
flowforavailablevolum
perimeterwetted
sectioncrossR
L
Rv
persdganalogisiankolomdalamfluidaaliranUntuk
h
hL
PP
particlevolsurfaceparticletotalsurfacespecifica
vv
aD
aa
v
vp
v
./
316.........................................................
)306......(................................................../6
)296......(..................................................)1(
0
326..............................1
.362
.
:266.,..
2
32
00
pLD
Lv
menjadipersmakaatasdiperspersDari
PP
laminerDv
untukvalidPers
KOZENYBLAKEpers
D
Lv
menjadipersdgdigantiharus
perspdangkadiperoleheksperimenhasilDari
p
pL
101.
Re
5,0:336.
.
336.................................1
.150
.
:326.6/25
326.2
10
2
32
00
PP
356.........1
..1
5,3
:.,
346...................../.
751
:)336(
3
2
0210
0
3
2
vDL
sbbPlummerBurkepersdiperolehturbulenaliranUntuk
GDf
diperolehpersDari
p
L
p
PP
10001.
Re:356.
)366(........................................1
875,0:
1
3
op GDuntukberlakuPers
fdan
Bila pers laminer (pers. 6-33) dan turbulen (pers. 6-35) digabung,
Maka menjadi pers. ERGUN sbb:
386.........75,1/
)1(150
1
:
376.........)1(.
75,1)1(.
150
3
2
0
3
2
3
2
2
0
op
p
o
L
p
o
p
oL
GDL
D
G
sbbberdimensitakkelompokbentukdalamatau
D
v
D
v
L
PP
PP