MM FENOMENA TRANSPORT Kredit: 3 SKS Semester: 5

Presentasi berjudul: "MM FENOMENA TRANSPORT Kredit: 3 SKS Semester: 5"— Transcript presentasi:

1 MM091351 FENOMENA TRANSPORT Kredit: 3 SKS Semester: 5
Dr. Eng. Hosta Ardhyananta, S.T., M.Sc. BAHAN AJAR ON-LINE 8 JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGI FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER (ITS) SURABAYA

2 DISTRIBUSI KECEPATAN DALAM ALIRAN LAMINER
Sub-kompetensi: Pembelajar mampu menggunakan dan menganalisis distribusi kecepatan dalam aliran laminer

3 Perhatikan aliran fluida
Aliran pada bidang miring Aliran dalam silinder

4 Menghitung profil kecepatan laminar untuk sistem aliran geometri sederhana
Menggunakan definisi viskositas dan konsep kesetimbangan momentum Kecepatan maksimum, kecepatan rata-rata, tegangan geser pada permukaan Kesetimbangan momentum shell: kondisi batas Turunan kesetimbangan momentum, pola aliran viscous, sederhana

5 KESETIMBANGAN MOMENTUM SHELL: KONDISI BATAS
Kesetimbangan momentum pada shell tipis fluida. Aliran steady-state / keadaan-tetap. : laju momentum masuk - laju momentum keluar + jumlah gaya yang bekerja pada sistem = 0 Momentum dapat masuk sebagai perpindahan momentum Gaya dapat berupa gaya tekan (yang bekerja di permukaan) dan gravitasi (bekerja pada keseluruhan volume)

6 Garis alir sebagai garis lurus
Definisi matematika Kondisi batas: Antarmuka padat-cair : kecepatan fluida adalah kecepatan permukaan yang bergerak, fluida yang kontak dengan permukaan padat adalah terikat Antarmuka cair-gas : momentum fluks pada fasa cair adalah nol Antarmuka cair-cair : momentum fluks tegak lurus permukaan

7 ALIRAN FILM JATUH

8 Aliran fluida pada permukaan miring
Koneksi menara, penguapan, absorpsi gas, lapisan kertas Viskositas dan densitas fluida konstan Fokus pada daerah dengan panjang L, jauh dari ujung daerah gangguan masuk dan keluar Menentukan kesetimbangan momentum arah z

9 Diagram kesetimbangan momentum

10 DATA YANG DICARI Distribusi momentum fluks Distribusi kecepatan Kecepatan maksimum Kecepatan rata-rata Laju volume aliran Tebal film Gaya Angka Reynold

11 Transport fenomena pada fluida
Perhatikan fluida Transport fenomena pada fluida W L

12 Kesetimbangan momentum
Laju momentum masuk sumbu z di permukaan pada sumbu x Laju momentum keluar sumbu z di permukaan pada sumbu x+Δx Laju momentum masuk sumbu z di permukaan pada sumbu z = 0 Laju momentum keluar sumbu z di permukaan pada sumbu z = L + + + Gaya gravitasi yang bekerja pada fluida + =

13 Kesetimbangan momentum aliran jatuh
- + - + = Kondisi batas : vz sama pada z = 0 dan z = L untuk setiap x Pembagi LWΔx dan gunakan konsep limit mendekati nol Menggunakan konsep turunan pertama terhadap x Momentum fluks Integrasi

14 Distribusi kecepatan dicari dengan menggunakan kelakuan fluida Newtonian

15 Informasi aliran Kecepatan maksimum vz, maks terjadi pada x = 0 Kecepatan rata-rata , integral dua kali Laju volume aliran Q , integral dua kali Tebal film δ, aliran per unit lebar Gaya F fluida pada permukaan , integrasi dua kali

16 Analisis dilakukan pada komponen z berat seluruh fluida dalam film fluks momentum pada antar-muka cair-padat Film jatuh dalam aliran laminar dengan garis-cucuran lurus Kelakuan / alami aliran berubah : (a) aliran laminar dengan garis-cucuran lurus (satu), (b) aliran laminar dengan riak (pecah kecil) dan (c) aliran turbulen (pergolakan)

17 Untuk dinding vertikal, informasi sistem:
aliran laminar tanpa riak : Re < aliran laminar dengan riak : < Re < aliran turbulen : Re > Bilangan Reynold, Tak-berdimensi, kriteria pola aliran

18 Untuk PEMAHAMAN: Turunkan persamaan matematika untuk kesetimbangan lapisan tipis aliran jatuh pada bidang miring

19 Perhitungan kecepatan film
Sebuah oli memiliki viskositas kinematik 2 x 10-4 m2 sec-1 dan densitas 0.8 x 103 kg m-3 . Berapakah laju massa aliran film kebawah vertikal agar ketebalan film 2.5 mm ? Solusi: …

20 Solusi: … Periksa kelakuan aliran apakah laminar atau tidak

21 Film jatuh dengan variabel viskositas
Kasus serupa dengan oli, tetapi viskositas berubah bergantung posisi

22 Solusi