Fluid Flow (1): Mengenal Karakteristik Fluida yang Dipindah

Sobat sekalian, mimin pernah membahas mengenai yang kaitannya dengan perpindahan fluida, yakni:

- Dasar cara kerja pompa sentrifugal

- Desain perpipaan

Tulisan berseri kali ini, kita coba mempelajari kembali dasar dari perpindahan fluida. Tujuannya adalah agar supaya bisa lebih melekatkan pemahaman kita secara integral terhadap apa yang telah kita pelajari sebelumnya.

Dalam sebuah unit proses, untuk memindahkan suatu fluida dari satu tempat ke tempat yang lain digunakan pipa. Desain daripada perpipaan sangatlah bergantung daripada jenis dan karakteristik fluida yang dipindahkan. Tidak hanya itu saja, bahkan desain pompa, compressor dsb sebagai alat penggerak juga sangat bergantung pada hal ini. Hal ini dikarenakan akan sangat berpengaruh terhadap energi yang dibutuhkan untuk memindahkan fluida tersebut. 

Fluida bisa berpindah dari satu tempat ke tempat yang lain karena perbedaan energi. Contoh yang paling mudah bisa dilihat ketika dalam sebuah plant adalah dari pressure gauge atau dilihat dari tekanannya. Tekanan fluida masuk harus lebih besar daripada tekanan fluida keluar. Dalam prosesnya, tekanan tersebut bisa hilang di perpipaan. Maka, mempelajari dasar perpindahan fluida, tidak hanya belajar mengenai karakteristik fluidanya ketika diberikan energi, tetapi juga spesifik mengenai hilang tekan dalam sistem perpipaan ketika fluida tersebut dipindah.    

Dasar pemahaman terhadap aliran dalam fluida dimulai daripada fase fluida yang ditransfer. Dengan mengetahui jenis fasenya, kita bisa mendefinisikan hukum alam yang berlaku pada fluida tersebut. Fase sebuah fluida erat kaitannya dengan kondisi fluida tersebut, umpamanya tekanan dan suhu.

1.  Likuid/ cair ==> Fluida dalam fase cair tidak mengalami perubahan massa jenis yang signifikan terhadap perubahan tekanan- disebut incompressible. 

2. Gas/ Vapor ==> Mengalami perubahan yang sangat besar terhadap massa jenis terhadap perubahan tekanan- disebut compressible.

3. Multi fase ==> Adanya dua fase yang hadir dalam range tekanan operasi. 

Jenis fase ini akan sangat menentukan daripada hilang tekan (pressure drop) dan juga hilang energi akibat friksi karena kontak dengan permukaan pipa. Fluida ditransfer ke dalam suatu sistem dengan kecepatan tertentu sesuai dengan kuantitas yang diinginkan. Hal ini akan berpengaruh terhadap pola

Percobaan Reynold untuk mengetahui pola aliran

aliran yang terbentuk. Bilangan Reynold digunakan untuk memprediksi pola aliran tersebut. 

Berdasarkan bilangan Reynold, kita bisa golongkan pola aliran sebagaimana berikut:

1. Aliran Laminer ==> Aliran fluida dimana kecepatan diseluruh lapisannya relatif sama (tidak terjadi pusaran. Bilangan Reynold antara 0-2000.

2. Aliran Turbulen ==> Aliran fluida dimana kecepatan diseluruh lapisannya berbeda antara satu dengan lainnya. Hal ini ditandai dengan terbentuknya pusaran aliran (turbulensi). Bilangan Reynold dimulai dari 4000 keatas.

3. Aliran transisi ==> Aliran fluida diantara laminer dan turbulen. Bilangan Reynold antara 2000-4000

Gambar berikut menjelaskan lebih detail mengenai pola aliran dalam sebuah fluida.

Apa yang terjadi ketika energi dalam fluida terus ditambah sehingga laju alirnya semakin bertambah kencang?

1. Untuk fluida dalam fase gas/ uap, kecepatan massa aliran fluida akan mencapai titik maksimumnya dan tidak bisa bertambah lagi. Dalam hal ini fluida dikatakan berada dalam kecepatan sonic atau choked flow. 

2. Untuk fluida dalam fase cair, selain mencapai kecepatan maksimumnya, ia juga rentan mengalami peristiwa kavitasi. Peristiwa kavitasi adalah proses terbentuknya gelembung uap dan kemudian runtuh akibat adanya turbulensi aliran. Hal ini berhubungan erat antara kecepatan dan tekanan dalam fluida tersebut dan karakteristik fluida, yakni tekanan uap fluida. Kavitasi bisa menyebabkan kerusakan terhadap sistem, terutama pompa. Lebih jauh mengenai peristiwa kavitasi ini, bisa dibaca pada tulisan berikut.

Kita telah membahas mengenai karakteristik fluida yang dipindah, pada bagian selanjutnya, kita akan membahas mengenai hilang tekan dalam sistem perpipaan ketika fluida tersebut dipindah. 

Keep Stay Tuned.