Modul 3 Free Vortex

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Latar Belakang Belakang

Banyak fenomena yang terjadi pada fluida yang sering dijumpai di kehidupan manu manusi siaa kare karena na bagai bagaima mana napu pun n flui fluida da memi memili liki ki sifa sifatt-si sifa fatt tert terten entu tu dan dan akan akan mengalami perubahan sesuai dengan perlakuan yang dialaminya.Salah satunya adalah  pusaran fluida atau vortex.Mengingat hal ini merupakan fenomena yang menarik  sehingga diperlukan sebuahpenelitian mengenai penyebab, proses dan akibat dari vortex ini.Sehingga fenomena ini bisa dimanfaatkan untuk kepentingan pembaharuan energi energi atau atau jika jika fenome fenomena na ini merugi merugikan kan maka maka bisa bisa dikura dikurangi ngi efeknya efeknya terhada terhadap p lingkungan atau manusia dan peralatan (pada bidang industri). alam suatu peran!angan sistem yang berhubungan dengan suatu aliran fluida atau di bidang konversi energi hal ini harus menjadi perhatian utama karena sangat  berpengaruh nantinya terhadap ran!angan tersebut."ntuk lebih memahami fenomena tersebut maka diadakanlah pratikum mengenai vortex ini.

1.2. Tujuan

#dapun tujuan dari pelaksanaan pratikum ini adalah $ %. Maha Mahasi siss&a dapa dapatt menem enemuk ukan an bent bentuk uk prof profil il perm permuk ukaa aan n flui luida yang ang mengalami vortex '. Mahasis&a Mahasis&a mampu mampu mendapat mendapatkan kan distribu distribusi si ke!epatan ke!epatan pada free free vortex. vortex.

1.3. 1.3. Manfa Manfaat at

ratikum mengenai fenomena ini sangat bermanfaat sekali dalam memahami  bahan yang telah dipelajari dari bangku perkuliahan. emudian kita akan dapat membandingkan antara pusaran atau vortex yang ada se!ara teoretis dengan yang se!ara se!ara prakti praktikum kum.. emudi emudian an yang yang tak kalah kalah pentin pentingnya gnya adalah adalah sebagai sebagai bahan bahan  pengetahuan kita dalam meran!ang sebuah mesin-mesin fluida.

Universitas Andalas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. !rte"

*ortex merupakan pusaran yang diakibatkan karena adanya gaya rotasional dimana viskositas mempengaruhi didalamnya. +ontoh vortex adalah pusaran air ini disebabkan oleh air yang mengalir keluar dari sebuah sebuah lubang lubang ke!il ke!il di bagian bagian ba&ah ba&ah !ekungan !ekungan   atau atau reservoir , dapat dilihat pada gambar .%

 ' )

#a$%ar &.1 usaran air pada reservoir  (

2.2. Jen*+,jen*+ !rte"

'.'.%. *ortex Bebas ( Free  Free Vor Vortex tex ) *ortex bebas atau free vortex merupakan suatu fenomena pusaran suatu fluida yang disebabkan akibat adanya energi dalam fluida yang berasal dari sejumlah reaksi internal.

Free Vortex Kelompok 6 126

Universitas Andalas

+ontohnya $ a.usaran air, seperti yang terlihat pada gambar .'

#a$%ar &.2 usaran air ²

 b.angin tornado, seperti yang terlihat pada gambar .

#a$%ar &.3 #ngin tornado

 ' )

(

'.'.'. *ortex aksa (for!e vortex) *ortex paksa atau for!e vortex merupakan suatu fenomena pusaran suatu fluida yang disebabkan akibat adanya gaya pengaruh dari luar fluida tersebut. +ontohnya $

Free Vortex Kelompok 6 127

Universitas Andalas

a. ada sayap pesa&at terbang, seperti yang terlihat pada gambar .

#a$%ar &.& *ortex #liran "dara arena engaruh aluan  '()

2.3. Pen-e%a% Terja*n-a !rte"

#da beberapa fa!tor yang menyebabkan terjadinya sebuah vortex, adapun  penyebabnya adalah sebagai berikut $

• • • • • • •

/nergi karena reaksi internal Momentum partikel aliran fluida 0aya luar  0ravitasi uas enampang erbedaan tekanan erbedaan temperature ada fluida yang mengalami vortex maka dapat diambil momentum seluruh  partikelnya. 1ilainya dapat dihitung sebagai berikut2 M 3 m .v. r  v  =

imana eterangan $ M 3 Momentum m 3 Massa v 3 e!epatan aliran fluida

Free Vortex Kelompok 6 128

 K  r   sehingga  M  = m. K 

Universitas Andalas

ola aliran yang berupa aliran yang berputar melingkar dengan ke!epatan singgung yang menurun menurut %4r. Skema pola ini adalah dengan singularitas di titik asal, disini ke!epatannya sangat besar dan φ serta ϕ   keduanya tak terdefenisikan. ersaamaan Bernoulli sepanjang stream line pada permukaan fluida dapat dinyatakan sebagai berikut2  P 

+

γ  

v

'

' g 

+  z  = c

Sehingga akhirnya akan di dapatkan 2  K ' '

 I .r  .' g .c

= c −  z 

erubahan tekanan yang dialami partikel pada perubahan harga θ adalah2 δ .P  δ .θ 

=5⇒

δ . P  = −γ   δ . z 

δ.  3 δ..d# 3 δ.m 6a δ . P  = − ρ .a =  ρ .r .ω ' δ .θ  ersamaan berakhir dan tekanan pada fluida statis menjelaskan bah&a  3(r,7) dengan kata lain bah&a  atau tekanan adalah fungsi dari r dan 7. 8ika tekanan dari  persamaan di diferensialkan akan dapat diketahui $

δ  P  =

δ . P  δ . P  dz  + dR = −γ  +  ρω ' r .dr  δ . z  δ .r 

alau persamaan diatas di integralkan maka akan dapat didapatkan2

(

 P ' −  P % = r '

'

− r 

%

'

) δ . P  = −γ  ( Z  δ .r 

'

−  Z 

%

)

8ika titik % diambil pada permukaan, kita akan mendapatkan % 3 atm dan pada saat 9% 3 9', persamaan ini dapat dinyatakan sebagai berikut2

Free Vortex Kelompok 6 129

Universitas Andalas

 P  −  P atm =

γ    P  −  P atm

γ  

'

 (ω 

'

'

)

% r %  ρ  r ' − ω  '

%



'

 ' '  ' r  r   ' %  ' %  ρ . K   % %  = −  ' '  ' γ    r ' r %  % % %  ' =  K   ' − '  ' g  r '   r '

 P  −  P atm =  P  −  P atm

%

 ρ . K ' 

%

−

%

 P  =  P atm + ρ . g .h h=

engan eterangan $  3 :ekanan  ρ  3 Massa jenis   r% 3 8ari-jari vortex % r'3 jari-jari vortex ' g 3 0ravitasi h 3 ketinggian air

$

%



%

%



 K '  ' − '  ' g  r %   r '

(a) (g4m²) (m) (m) (m4s²) (m)

2.&. A/l*ka+* !rte"

%. Mesin !u!i usaran air yang ada pada saat mesin hidup menyebabkan !u!ian menjadi bersih.apat dilihat pada gambar .;

Free Vortex Kelompok 6 130

Universitas Andalas

#a$%ar &.0. Mesin !u!i [²] 2. Mesin vortex ada artikel ini saya akan men!oba untuk mengulas bagaimana prinsip

kerja piring terbang repulsion *iktor S!hauberger pada (%

#a$%ar &. embangkit listrik  [²]

. engaduk

Free Vortex Kelompok 6 131

Universitas Andalas

usaran air yang ditimbulkan akan dapat men!ampurkan antara 7at satu dengan 7at lainnya. +ontohnya$ engaduk gula dan air seperti dapat dilihat pada gambar .=

#a$%ar &.. engaduk [²]

2.0. Te!r* Da+ar Alat Ukur

ada praktikum free vortex ini terdapat beberapa alat yang digunakan diantaranya %. :abung vortex :abung vortex merupakan tabung yang digunakan untuk melihat fenomena vortex yang terjadi pada fluda !air.:abung vortex dihubungkan dengan hydroulic benchada tabung vortex terdapat saluran masuk, saluran aliran lebih, katup yang  berfungsi sebagai pengatur debit fluida, tempat dudukan orifis dan tempat untuk  meletakkan alat ukur permukaan.apat dilihat pada gambar .<

Free Vortex Kelompok 6 132

Universitas Andalas

#a$%ar &. 4 :abung *ortex

 ' )

(

'. Measuring gauge Measuring gauge merupakan alat ukur permukaan yang digunakan untuk  mengukur diameter dari vortex."ntuk memperoleh hasil yang teliti, measuring gauge ini harus diletakkan pada posisi yang tepat, yakni pada pertengahan atau garis diameter dari tabung vortex dan harus tepat menyentuh bagian ujung dari diameter  vortex.apat dilihat pada gambar .%5

 ' )

#a$%ar &.15 Measuring 0auge

(

. Arifis Arifis adalah alat ukur fluida dimana konstruksi bagian dalamnya mengalami  penyempitan penampang dan pada ujung keluaranorifis tersebut mengalami  penge!ilan.onstruksi tersebut berguna pada pemberian perlakuan yang berbeda dari aliran fluida.?al ini bertujuan untuk mendapatkan karakteristik aliran fluida sebelum dan sesudah mengalami perlakuan penampang.ada orifis terdapat perbedaan luas  penampang yaitu sebelum dan sesudah penyempitan.orifis dapat dilihat pada gambar  .%%

Free Vortex Kelompok 6 133

Universitas Andalas

#a$%ar &.11 Arifis

 ' )

(

BAB III MET6D6L6#I PE786BAAN 3.1 #a$%ar Peralatan Per9!%aan

Free Vortex Kelompok 6 134

Universitas Andalas

#a$%ar &.12 alat uji free vortex

eterangan $ %. enyangga '. ipa outlet . :abung *ortex . ipa masuk sudut beloknya %;5 ;. :empat kedudukan orifis @. #lat ukur permukaan >. atup =. Autlet valve