laporan praktikum MEKANIKA FLUIDA ACARA 3

LAPORAN PRAKTIKUM

MEKANIKA FLUIDA

PENENTUAN KEHILANGAN HEAD ALIRAN DALAM PIPA LURUS (hf)

















Oleh :

Ahmad Shodik
NIM A1H008029









DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL
UNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN
FAKULTAS PERTANIAN
PURWOKERTO
2009
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Istilah Head loss muncul sejak diawalinya percobaan-percobaan hidrolika abad ke sembilan belas, yang sama dengan energi persatuan berat fluida. Namun perlu diingat bahwa arti fisik dari Head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga satuan Head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian.
Perhitungan Head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Penurunan tekanan untuk aliran turbulen adalah fungsi dari angka Reynold, Re, perbandingan panjang dan diameter pipa, L/D serta kekasaran relatif pipa, e/D. Mengingat perhitungan Head loss adalah perhitungan yang cukup panjang dan kenyataan aplikasi program komputer telah digunakan pada perencanaan suatu sistem perpipaan maka dibutuhkan persamaan matematika untuk menentukan koefisien gesek sebagai fungsi dari angka Reynold dan kekasaran relatif. Salah satunya adalah persamaan Blasius yang dapat digunakan pada aliran turbulen.
B. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah menghitung kehilangan head aliran pada pipa (Hf).




II. TINJAUAN PUSTAKA
Head loss adalah kehilangan energi mekanik persatuan massa fluida. Sehingga satuan Head loss adalah satuan panjang yang setara dengan satu satuan energi yang dibutuhkan untuk memindahkan satu satuan massa fluida setinggi satu satuan panjang yang bersesuaian.
Berdasarkan lokasi timbulnya kehilangan, secara umum kehilangan tekanan akibat gesekan atau kerugian ini dapat digolongkan menjadi 2 yaitu: kerugian mayor dan kerugian minor. Mempergunakan persamaan keseimbangan energi dan asumsi aliran berkembang penuh (fully developed) sehingga koefisien energi kinetik a1 = a2 dan penampang konstan maka :

di mana : hl : Head loss mayor
Jika pipa horisontal, maka z2 = z1 , maka :
atau Dp /r = hl
Jadi Head loss mayor dapat dinyatakan sebagai kerugian tekanan aliran fluida berkembang penuh melalui pipa penampang konstan.
Penurunan tekanan untuk aliran laminer, berkembang penuh, pada pipa horisontal, dapat dihitung secara analitis, diperoleh :

dimana :
m : kekentalan atau viskositas fluida
sehingga dengan memasukkan konsep angka Reynold maka Head loss menjadi :

Penurunan tekanan Untuk aliran turbulen, tidak dapat dihitung secara analitis karena pengaruh turbulensi yang menimbulkan perubahan keacakan sifat fluida. Perubahan sifat fluida yang acak tersebut belum dapat didekati dengan fungsi matematis yang ada saat ini. Perhitungan Head loss didasarkan pada hasil percobaan dan analisa dimensi. Penurunan tekanan untuk aliran turbulen adalah fungsi dari angka Reynold, Re, perbandingan panjang dan diameter pipa, L/D serta kekasaran relatif pipa, e/D.
Head loss mayor dihitung dari persamaan Darcy-Weisbach :



dimana :
f : koefisien gesek
Nilai kekasaran relatif pipa merupakan fungsi diameter pipa dan bahan pipa dapat ditentukan secara empiris.
Nilai f dipengaruhi bilangan reynold (Re) dan kekasaran relatif dinding pipa (e/d). Untuk menetapkan nilai f, harus diperhatikan kondisi berikut:
1. Re < f =" 64/Re."> 2100, aliran tersebut hidraulicaly smooth atau turbulent smooth.
3. Re > 4000 atau e/d besar, disebut aliran turbulen rought.
4. Aliran berada pada dua kondisi 2 dan 3 disebut aliran transisi.
Berdasarkan kondisi di atas, nilai f ditetapkan dengan rumus yang sesuai dengan jenis aliran seperti pada tabel berikut:





Tabel1. Rumus penetapan f

Jenis Aliran Rumus Penetapan f Kisaran Re
1. Laminer 64/Re Re<2100 f =" 0,361/Re0,25"> 4000
3. Transisi Re > 4000
4. Hydroulically tough atau wholly rought Re > 4000

Nilai koefisien f juga dapat diperoleh dengan menggunakan diagram Moody atau secara empiris dengan formula Darcy dan Hazen William.
Persamaan Manning

Persamaan Hazen William

Keterangan: n = koefisien Manning
CHW = koefisien Hazen Wiliam
Aliran laminer nilai koefisien gesek hanya fungsi angka Reynold, tidak dipengaruhi oleh kekasaran permukaan pipa. Namun dengan semakin tingginya angka Reynold koefisien gesekan hanya merupakan fungsi dari kekasaran relatif saja. Pada kondisi ini medan aliran dikatakan mencapai kekasaran penuh.
Mengingat perhitungan Head loss adalah perhitungan yang cukup panjang dan kenyataan aplikasi program komputer telah digunakan pada perencanaan suatu sistem perpipaan maka dibutuhkan persamaan matematika untuk menentukan koefisien gesek sebagai fungsi dari angka Reynold dan kekasaran relatif. Salah satunya adalah persamaan Blasius yang dapat digunakan pada aliran turbulen, pipa halus dengan angka Reynold, Re < panjang =" 1" diameter =" 2" cm =" 0,02" re =" 40,76," f =" 64/Re." re =" 40,76." f =" 64/Re,">