Mekanika Fluida - Aliran dalam Pipa

Aliran Dalam Pipa

1.    Pengantar

                Aliran fluida (cairan atau gas) di dalam sebuah saluran tertutup atau pipa sangat penting di dalam kehidupan sehari-hari. Beberapa komponen dasar yang berkaitan dari suatu sistem perpipaan adalah meliputi pipa-pipa itu sendiri, sambungan pipa (fitting) yang digunakan untuk menyambung masing-masing pipa guna membentuk sistem yang diinginkan, peralatan pengatur laju aliran (katup-katup) dan pompa-pompa atau turbin-turbin yang menambah energi atau mengambil energi dari fluida.

                Pada aliran fluida di dalam pipa, lapisan fluida pada dinding mempunyai kecepatan nol. Lapisan fluida pada jarak yang semakin jauh dari dinding pipa mempunyai kecepatan yang semakin besar, dengan kecepatan maksimum terbesar terjadi pada pusat pipa.

Pada kenyataannya, distribusi kecepatan aliran fluida dalam pipa bergantung pada jenis aliran dalam pipa. Jenis aliran juga memegang peranan penting dalam penentuan gaya friksi yang bekerja pada fluida. Aliran fluida di dalam sebuah pipa mungkin merupakan aliran laminar atau turbulen.

2.    Aliran Laminar atau Turbulen

                Aliran fluida di dalam sebuah pipa mungkin merupakan aliran laminar atau aliran turbulen. Osborne Reynolds (1842-1912), ilmuwan dan ahli matematika inggris, adalah orang yang pertama kali membedakan dua klasifikasi aliran ini dengan menggunakan sebuah peralatan sederhana seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.1a. jika air mengalir melalui sebuahh pipa berdiameter D dengan kecepatan rata-rata V, sifat-sifat berikut ini dapat diamati dengan menginjeksikan zat pewarna yang mengambang seperti ditunjukkan. Untuk “laju aliran yang cukup kecil” guratan zat pewarna (sebuah garis gurat ) akan tetap berupa garis yang terlihat jelas selama mengalir, dengan hanya sedikit saja menjadi kabur karena difusi molekuler dari zat pewarrna ke air disekelilingnya.

1.1  Aliran Laminar

                   Dalam aliran laminer partikel-partikel fluidanya bergerak di sepanjang lintasan-lintasan lurus, sejajar dalam lapisan-lapisan atau laminae. Besarnya kecepatan-kecepatan dari laminae yang berdekatan tidak sama. Aliran laminer diatur oleh hukum yang menghubungan tegangan geser ke laju perubahan bentuk sudut, yaitu hasilkali kekentalan dan gradien kecepatan

1.2  Aliran Turbulen

                   Dalam aliran turbulen partikel-partikel fluidanya bergerak secara serampangan ke semua arah. Tidaklah mungkin untuk menjejaki gerakan sebuah partikel tersendiri.

Untuk lebih jelasnya silahkan klik disini