kuliah 1 mekflu

Download kuliah 1 mekflu

Post on 11-Nov-2015

230 views

Category:

Documents

28 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

PENGANTAR MEKANIKA FLUIDA

PENGANTAR MEKANIKA FLUIDAByRetno Sulistyo Dhamar Lestari, ST., M.Eng.1

Learning OutcomeMampu merancang sistem transportasi fluidaMampu memilih jenis pompa/kompresor yang cocok untuk suatu keperluan Mampu menjelaskan tentang operasi pengontakan fluida dengan padatan PustakaGeankoplis, C.J., Transport Processes and Separation Process Principles, Edisi ke-4, PTR, New Jersey, 2003.McCabe, W.L., Smith, J.C. dan Harriott, P., Unit Operations of Chemical Engineering, Edisi ke-5, McGraw-Hill, Singapore, 1993.Brown G.G., 1978, Unit Operation, Modern Asia Edition, Charles E. Tuttle Co, Tokyo OutlineStatika FluidaDinamika FluidaAlat ukur laju alir fluidaAlat transportasi fluidaInteraksi fluida dengan partikel padatan (fluidisasi, sedimentasi, filtrasi)

4Mekanika Fluida dan Partikel dalam bidang Teknikmerupakan studi yang mempelajari tentang gaya dan gerak pada fluida. Alasan utama pentingnya mempelajari mata kuliah ini karena mayoritas operasi teknik kimia melibatkan fasa fluida, dinilai dari segi kemudahan dan keekonomisan dalam transportasi fluida. Untuk kasus tertentu partikel padatan/solid harus difluidakan untuk mempermudah transportasi dengan cara gasifikasi dan fluidisasi.

98.6 Aliran Fluida dalam Unggun Partikel Unggun terangkat (fixed bed)DPUnggun diam (fixed bed)DPUnggun terfluidakan (fixed bed)DPeeeUsf=Q/A10SeparatorPartikelpadatPipa transportBlowerPartikel masukdebufluidab). Pengaliran tekanan positif

11ALIRAN FLUIDA DALAM KEHIDUPAN SEHARI - HARI

12FLUIDAFluida disebut juga zat alir, bisa berupa gas, cairan, larutan, dan slurry

Klasifikasi fluidaSifat fisik fluidaDensitasViskositasTegangan antar mukaKompresibilitasTekanan uapKarakteristik Propylene 16

Phase gas pada kondisi atmophericTidak BerwarnaBersifat mudah menguap dan terbakarDensitas = 1.81 kg/m3 (1 bar, 15 o C)Boiling Point = -47.6 oCViscositas = 8.34 mikro.Pa.s (16.7oC)

DENSITAS Densitas (, rho) adalah massa suatu fluida untuk tiap satuan volumeDensitas suatu fluida dapat diukur dengan mengukur berat dan volumeBotol Piknometer dapat dipergunakan untuk pengukuran densitas cairanAir memiliki densitas sekitar 1000 kg/m3Udara memiliki densitas sekitar 1,29 kg/m3 Hidrogen merupakan gas yang miliki densitas terkecil (H2 (20oC, 1 atm) = 0.0838 kg/m3)

17specific gravity = Perbandingan densitas suatu zat terhadap densitas zat referensi pada Temperatur tertentu, biasanya diambil pada :Fluida cair (air pada suhu 60F, 70F, 39F, dan 1 atm)Fluida gas (udara pada 60F dan 14,7 psia)

specific volume

Tugas 1Apa yang disebut dengan :Derajat APIDerajat BaumeDerajat BrixDerajat TwaddleVISKOSITAS Viskositas () adalah ketahanan dari suatu fluida untuk mengalirSatuan dari viskositas adalah poise 1 Poise = 1 g/(cm.s) = 0.1 Pa.s = 2.42 lb/(ft.hr)Air akan mudah mengalir dibandingkan madu karena madu memiliki viskositas yang tinggiViskositas yang tinggi menyebabkan gesekan dari fluida menjadi besar21Nilai viskositas dapat dicari dari pustaka, dapat juga dinyatakan dalam :viskositas absolut ()viskositas kinematiksatuan : stoke (st)1 st = 1 cm2/s = 10,7739 x 10-4 ft2/s22

24

Tegangan Antar MukaTegangan antar muka akan turun dengan naiknya suhuBesaran ini sangat penting pada sistem 2 fluida yang tidak saling lamerut

Tegangan antar muka (A)satuan = dyne/cm atau Newton/meter (N/m)Nilai besaran tegangan antar muka sangat dipengaruhi oleh senyawa yang terkandung dalam cairanTegangan antar muka akan turun, bila suhu naikTekanan tidak banyak berpengaruh terhadap tegangan antar muka

CompressibilityKompresibilitas merupakan sifat yang menunjukkan mudah tidaknya fluida untuk dimampatkan. Untuk gas ideal, hubungan antara suhu, tekanan, dan volume mengikuti hukum

Keadaan standarDidefinisikan sebagai suatu keadaan pada suhu (T) = 0C atau 273,15K, tekanan (P) = 1 atmosfir. Pada keadaan ini volume (V) 1 mol gas ideal sebesar 22,412 cm3. Nilai ini diperoleh dari perhitungan sbb :

Gas non idealUntuk gas non ideal, hubungan antara suhu, tekanan, dan volume dapat dinyatakan dg persamaaan berikut :

Dengan Z adalah faktor kompresibilitas. Nilai Z sangat dipengaruhi oleh suhu dan tekanan

Kompresibilitas gasBesaran yang menyatakan besarnya perubahan volume gas untuk setiap perubahan tekananDalam sistem aliran kompresibilitas memegang peranan penting karena gas umumnya dialirkan melalui pemampatan dengan bantuan kompresor

Setiap gas memiliki kurva P-T yang unikPengembunan fluida :Pada tekanan tinggi, temperatur rendahPenguapan fluida:Pada tekanan rendah, temperatur tinggiFluida yg mudah mengembun biasanya sulit menguapFluida kondensibleFluida yg mudah mengembun pada (P, T) normal

Tekanan uapTekanan uap merupakan fungsi temperatur. Jadi apabila temperatur semakin tinggi maka tekanan uap semakin besar.

TekananTekanan merupakan gaya normal pada bidang kerja per satuan luas. Fluida yang mengalir memiliki energi tekan yang berhubungan dengan kerja fluida.Sedangkan dalam keadaan diam, fluida mempunyai tekanan, yaitu static head yang berhubungan dengan gaya beratnya.

Tekanan umumnya diyatakan dengan tekanan absolut, berarti jumlah dari tekanan gauge dengan tekanan atmosferik. Tekanan gauge adalah tekanan terukur diatas tekanan atmosferik. Sebagai contoh jika tekanan absolut 350 kPa, maka tekanan gauge-nya adalah (350 100)kPa = 250 kPa, dengan asumsi tekanan atmosferik sebesar 100 kPa. Grafik konversi tekanan

Satuan tekanan : Tekanan dapat dinyatakan dalam satuan panjang : m H2O, cm Hg, cm H2O.1 atm = 760 mmHg = 33.91 ft H2O = 76 cm Hg = 29.92 inHg

TurbulensiPola aliran fluida dalam pipa dipengaruhi oleh beberapa variabel berikut :Diameter pipa (D)Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa (v)Viskositas fluida ()Densitas fluida ()

Percobaan Osborne Reynoldsaliran laminer, Re < 2100aliran turbulen, Re > 4000aliran transisi, 2100 < Re < 4000