Istilah bilangan Reynold begitu familiar dalam pembahasan mekanika fluida. Bilangan ini merujuk kepada rasio antara gaya inersia terhadap gaya viskos. Biasanya bilangan ini dipakai untuk melakukan identifikasi terhadap jenis aliran yang berbeda. Contohnya, tentang turbulen dan laminar.
Identifikasi dari bilangan ini dapat diketahui dengan menggunakan rumus tertentu yang harus dihitung secara matematis. Perhitungan ini akan melibatkan massa jenis, diameter pipa, kecepatan aliran hingga viskositas dinamik.
Pengertian Bilangan Reynold
Dalam pembahasan tentang mekanika fluida tentu akan ada istilah bilangan Reynold atau bilangan Re. Istilah ini merujuk kepada rasio yang terjadi antara gaya inersia (vsp) dengan gaya viskos (μ/L) serta mengkuantifikasikan hubungan dari kedua gaya tersebut dengan kondisi aliran tertentu.
Bilangan ini nantinya akan digunakan untuk melakukan identifikasi jenis aliran yang berbeda. Misalnya, transisi, turbulen maupun laminar. Menurut sejarah, bilangan ini pertama kali digunakan oleh ilmuwan bernama Osborne Reynold (1842-1912).
Sementara itu, viskositas fluida yang kerap berkaitan dengan bilangan ini dapat didefinisikan sebagai ukuran ketahanan fluida terhadap deformasi maupun perubahan bentuk. Nantinya viskositas ini akan dipengaruhi oleh temperatur, laju perpindahan momentum molekular hingga kohesi.
Fungsi Bilangan Reynold
Bagi Anda yang berkecimpung dan memiliki urusan sehari-hari yang berkaitan dengan mekanika fluida, tentu tidak akan merasa asing dengan bilangan ini. Apabila dilihat secara lebih mendetail, maka fungsi bilangan ini dapat dijabarkan menjadi:
- Bilangan reynold ini berfungsi untuk menentukan rasio antara gaya kekentalan dengan gaya inersia, terutama pada mekanika fluida.
- Bilangan reynold ini juga dapat digunakan untuk menentukan bahwa aliran fluida tersebut masuk ke dalam turbulen maupun laminar.
- Keberadaan bilangan ini bisa mempermudah penentuan dari aliran fluida pada dinamika fluida yang terlihat memiliki kemiripan secara dinamis.
Faktor yang Mempengaruhi Bilangan Reynold
Tahukah Anda bahwa terdapat tiga faktor yang mempengaruhi aliran fluida. Bahkan ketiga faktor yang mempengaruhi tersebut juga dijabarkan oleh Reynold yaitu zat cair (μ), rapat massa zat cair (ρ) hingga diameter pipa (D).
1. Zat Cair (μ)
Zat cair sangat berpengaruh pada aliran fluida. Hal ini karena zat cair memiliki sifat seperti dapat berubah-ubah, tidak bisa dimampatkan, memiliki rapat massa serta berat jenis, memiliki viskositas, mempunyai adhesi, kohesi dan tegangan permukaan hingga mempunyai volume sesuai dengan volume wadah.
2. Rapat Massa Zat Cair (ρ)
Rapat massa merupakan besaran massa benda yang terkandung di dalam tiap-tiap volume benda. Rapat massa zat cair tentu berbeda-beda bergantung dengan jenisnya. Bahkan massa rapat air, alkohol, air raksa hingga aluminium pun berbeda-beda.
3. Diameter Pipa (D)
Diameter pipa merujuk kepada diameter nominal dan bukannya diameter bagian dalam pipa. Diameter pipa juga sangat berpengaruh pada aliran fluida. Penentuan diameter pipa harus tepat dan akurat sehingga meminimalisir terjadinya kesalahan data.
Contoh Soal dan Pembahasan Bilangan Reynold
Agar memperjelas pemahaman Anda tentang apa itu bilangan Re maupun aliran fluida, maka sebaiknya perhatikan contoh soal lengkap dengan pembahasannya terlebih dahulu. Beberapa contoh soal tentang materi tersebut, diantaranya:
1. Udara mengalir di atas sebuah pelat dengan kecepatan aliran bebas sebesar 5 m/s. Kemudian, suhu pelat tersebut diketahui mencapai 100o C serta suhu udara adalah 20o C. Berikutnya, diketahui panjang pelat menuju ke arah aliran adalah 0,34 m. Tentukan koefisiennya!
Agar bisa menyelesaikan soal tersebut, maka Anda harus menggunakan persamaan berikut.
ℏ = 0,664 x k/L ReL0,5 Pr0,333
k = Konduktivitas termal (W/mK)
L = Panjang suatu pelat (m)
Pr = Bilangan Prandtl
Re = Reynold
Re = (V.L)/μ
Re = (5 m/s) (0,34) / 18,97 x 10-6 = 89615
Maka,
ℏ = 0,664 x k/L ReL0,5 Pr0,333
ℏ = 0,0664 (29,66 x 10-3) (896150,5) (0,6960,333) / 0,34
ℏ = 15 W/m2C
2. Suatu fluida mengalir dengan baik melalui pipa horizontal dengan diameter 0,1 inchi. Diketahui bilangan Re 1500, dengan kerugian head sepanjang 20 ft pipa adalah 6,4 ft. Nah, hitunglah kecepatan fluidanya?
hL = f (l/D) (V2/2g) dimana Re = 1500 < 2100 adalah aliran laminar.
Jika, f = 64/Re = 64/1500 = 0,0427 maka: 6,4 ft = 0,0427 (20 ft)/(0,1/(12 ft)) (V2)/(2(32,2 ft/32 ))
V = 2,01 ft/s
Cara Menentukan Jenis Aliran Fluida
Perlu sedikit kecermatan ketika Anda ingin menentukan jenis aliran fluida. Untuk menentukan jenis aliran fluida tentu membutuhkan bilangan Re. Adapun jenis-jenis aliran fluida dapat dibagi menjadi tiga yaitu aliran laminar, turbulen dan transisi yang detail informasinya bisa dijelaskan sebagai berikut.
1. Aliran Laminar
Aliran laminar akan terjadi jika partikel zat cair bergerak secara teratur dengan cara membentuk garis lintasan kontinyu serta tidak saling berpotongan satu sama lainnya. Aliran ini terjadi jika kecepatan aliran rendah, ukuran saluran sangat kecil serta memiliki kekentalan cukup besar.
Aliran fluida yang bergerak di dalam lapisan maupun laminar akan terlihat sangat lancar. Aliran laminar inviskositas akan meredam kecenderungan terjadinya gerak relatif antar lapisan. Dengan demikian, maka akan memenuhi hukum viskositas Newton.
2. Aliran Turbulen
Selain aliran laminar, juga terdapat jenis aliran turbulen. Pada jenis aliran fluida ini, partikel zat cair akan bergerak secara tidak teratur dengan garis lintasannya saling berpotongan satu sama lainnya. Aliran turbulen akan terjadi apabila saluran besar, kecepatan aliran besar serta kekentalan kecil.
Contoh nyata dari aliran turbulen adalah saluran irigasi dan drainase. Jika sebuah fluida dalam saluran terbuka memiliki nilai bilangan Re lebih dari 4000, maka aliran ini termasuk ke dalam aliran turbulen. Namun, jika di saluran pipa terutup maka aliran tersebut harus memiliki Re lebih dari 1000.
3. Aliran Transisi
Selain aliran laminar dan turbulen, ternyata juga ada aliran transisi. Jenis aliran ini dapat didefinisikan sebagai aliran peralihan dari aliran laminar menuju ke aliran turbulen maupun sebaliknya. Mungkin jika dibandingkan dengan dua jenis aliran sebelumnya, maka aliran transisi cukup jarang terjadi.
Bilangan Reynold adalah bilangan yang sangat penting bagi aliran fluida. Sebab, bilangan ini mampu menentukan jenis aliran fluida. Apakah itu aliran laminar, turbulen atau justru transisi. Agar lebih memahami tentang bilangan ini, maka jangan lupa untuk melihat contoh soal serta pembahasannya.
0 Response to "Bilangan Reynold: Pengertian, Fungsi, Contoh Soal dan Cara Menentukan Aliran Fluida"
Posting Komentar