Aliran Dalam Sebuah Pipa (Konversi Energi)

            Daerah aliran di dekat lokasi fluida memasuki pipa disebut sebagai daerah masuk (entrance region). Terdapat aliran laminar di dalam sebuah pipa bulat dengan jari – jari r_o, dimana fluida memasuki pipa dengan kecepatan yang seragam, seperti terlihat pada gambar 2.1. Ketika fluida bergerak melewati pipa, efek viskos menyebabkan fluida tetap menempel pada dinding pipa (kondisi tanpa-slip) dan lapis batas (boundary layer) akan berkembang dengan meningkatnya x. Lapis batas dimana efek viskos menjadi penting timbul di sepanjang dinding pipa sedemikian rupa sehingga profil kecepatan awal berubah menurut jarak sepanjang pipa, x, sampai fluida mencapai ujung akhir dari panjang daerah masuk, dimana setelah di luar itu profil kecepatan tidak berubah  lagi menurut x. Aliran ini yang disebut dengan aliran kembang penuh (fully developed flow), dan jarak dari arah masukan hingga terjadinya kondisi ini disebut dengan hydrodynamic entry length. Profil kecepatan pada daerah aliran kembang penuh berbentuk parabola untuk aliran laminar, sedangkan untuk aliran turbulen berbentuk lebih datar karena aliran berputar pada arah pipa.

Hydrodinamic entry length biasanya diambil sebagai jarak dari ujung masuk pipa, dalam aliran laminar panjang hydrodinamic entry length adalah :

L_h, _laminar ≈0,05ReD

Pada aliran turbulen, entry length lebih pendek seperti yang diharapkan dan tergantung pada bilangan Reynoldnya yang lebih rendah. Pada beberapa aliran pipa untuk praktikum teknik, pengaruh entrance menjadi tidak signifikan di luar panjang sebuah pipa yang panjangnya 10 diameter dan hydrodynamic entry length diperkirakan sebagai berikut :

L_t, _turbulen ≈ 10D

Sedangkan untuk perkiraan penentuan thermal entry length adalah sebagai berikut :

L_t, _laminar ≈ 0,05ReD Pr

L_t, _turbulen = 10D

Untuk aliran dalam pipa parameter tak berdimensi yang paling penting adalah bilangan Reynolds, Re, yaitu menyatakan perbandingan antara efek inersia dan viskos dalam aliran. Bilangan Reynolds untuk pipa bulat didefinisikan:

           

Untuk aliran yang melewati pipa tidak bulat, bilangan Reynolds dihitung berdasarkan diameter hidrolik, yang didefinisikan :

Aliran fluida di dalam sebuah pipa mungkin merupakan aliran laminar atau aliran turbulen. Kisaran bilangan Reynolds dimana akan diperoleh daerah aliran laminar, transisi atau turbulen tidak dapat ditentukan dengan tepat. Daerah aliran transisi dari aliran laminar ke turbulen mungkin berlangsung pada berbagai bilangan Reynolds, tergantung pada berapa besar aliran terganggu oleh getaran pipa, kekasaran permukaan, dan hal–hal sejenis lainnya. Untuk praktek pada umumnya, nilai bilangan Reynolds untuk aliran laminar, transisi, dan turbulen adalah sebagai berikut :

Re < 2.300      aliran laminar

2.300 ≤ Re ≤ 10.000   aliran transisi

Re > 10.000    aliran turbulen

Oke, sekian dulu, tetap belajar................................!!!!!!!!!!!!!!!!!!!