CAIRAN

NEWTONIAN dan

NON-NEWTONIAN

CAIRAN NEWTONIAN

• Nilai kekentalannya tidak

dipengaruhi oleh besarnya gaya

• Hubungan antara shear stress dan

shear rate merupakan hubungan

linear

• Nilai viscositas konstan

• Contoh: cairan yang encer (air,

minuman ringan, sari buah, sirup

• gula encer, larutan asam, larutan

garam,dll)

CAIRAN NON-

NEWTONIAN

• Nilai kekentalannya dipengaruhi

oleh gaya yang diberikan (bisa

meningkat atau menurun)

• Hubungan antara shear stress dan

shear rate tidak linear

• Nilai viscositas berubah

tergantung pada ratio shear stress

dan shear rate (viscositas

apparent)

• Contoh: saus, kecap , madu, dll

Kategori Cairan Non-Newtonian

1

• Cairan non-Newtonian Pseudoplastic (shear thinning)

• Gaya > cairan semakin encer (thinning)

• Contoh: krim, puree, salad dressing, dll

2

• Cairan non-Newtonian dilatan (shear thickening)

• Gaya > cairan semakin mengental (thickening)

• Contoh: suspensi pati, jem,dll

3

• Cairan non-newtonian plastis

• Perlu gaya minimum (yield stress), kemudian gaya > cairan semakin encer (Casson-type plastic) atau konstan (Bingham plastic)

• Contoh: pudding krim, agar, mayonaisse,margarin,dll

Hubungan Antara Shear Rate dan Shear Stress Untuk Cairan Newtonian Dan Non-newtonian

Pengaruh Gaya Pengadukan Terhadap Nilai

Kekentalan Untuk Cairan Newtonian dan Non-

newtonian

Nilai Viscositas Beberapa Produk Cair yang

Bersifat Newtonian

Pengaruh waktu terhadap kekentalan

dan sifat aliran

Thixotropic Rheopektik

Semakin encer

oleh lamanya

pengadukan

Ex: coklat,

suspensi pati

Semakin kental

oleh lamanya

pengadukan

Ex: gelatin,

madu, gum

PARAMETER REOLOGI

• Viscositas

• Indeks tingkah laku aliran (n)

• Indeks kekentalan (K)

• Yield Stress

Model power law

• Untuk cairan Newtonian,

non-Newtonian

pseudoplastik dan dilatan

• Yield stress ( o)

diasumsikan nol

Model Herchel-

Bulkley

• Untuk cairan

Bingham plastic

dan Casson-type

plastic

dimana:

K: koefisien kekentalan (Pa.sn)

n: indeks tingkah laku

n=1, cairan

Newtonian

n < 1, cairan non-

Newtonian

pseuoplastis

n>1, cairan non-

Newtonian dilatan

n=1, o > 0, untuk cairan Bingham plastic

n<1 dan o > 0, untuk cairanCasson-type plastic

Model power law

Model Herchel-

Bulkley

Nilai koefisien kekentalan (K), indeks tingkah laku

aliran (n), dan yield stress ( o) untuk beberapa

produk pangan

Penentuan nilai n, K dan o

Menggunakan Rotary viscometerDimana:

A= torque (%)

R= jari-jari spindle

L= panjang silinder

spindle

N=kecepatan rotasi

(dalam rpm)

= jarak antara dinding

silinder spindle

dengan dinding

dalam wadah

Contoh soal 1

Untuk menghitung sifat fluida dari sauce,

dilakukan pengukuran dengan rotary

viscometer dan diperoleh data dan

sebagaimana terlihat pada tabel. Tentukan

nilai n, K dan o

Shear stess ( ) Shear rate ( )

16,5 1,16

22,7 2,33

33,6 5,82

39,9 11,64

Contoh soal 2

Rotary viscometer yang memiliki konstanta

spindle silinder 7187 dyne/cm pada skala

penuh digunakan untuk mengukur cairan.

Spindle (diameter 1 cm, panjang 6 cm)

dimasukkan ke dalam thermo jacket housing

(diameter dalam 1,5 cm). Pembacaan

dilakukan pada 4 kecepatan rotasi yaitu 2, 4,

10 dan 20 rpm. Hasil pembacaan % torque (%

full scale) adalah seperti pada tabel. Tentukan

indeks tingkah laku aliran (n) dan indeks

kekentalan (K)

Menggunakan Viscometer tabung

(Forced flow viscometer)

Dimana:

P= pressure drop; R= jari-jari silinder viskometer;

L= panjang silinder viskometere;

V= kecepatan rata-rata aliran fluida dalam silinder

Contoh Soal

Suatu bahan cair yang memiliki densitas 1,09 g/cm3 dialirkan ke dalam viskometer tabung berdiameter 1,27 cm dan panjang silinder 1,219 m. Dari hasil pengukuran, diperoleh data pressure drop ( P) pada berbagai laju aliran yang dinyatakan sebagai berat cairan yang keluar dari tabung per detik.

Tentukan indeks tingkah laku aliran (n) dan koefisien kekentalan (K) dari cairan tsb!

Data hasil pengukuran pressure drop

pada berbagai laju aliran

P (kPa) Laju aliran

(g/detik)

19,197 17,53

23,497 26,29

27,144 35,05

30,350 43,81

42,925 87,65