Diskusi terkait aliran laminar dan turbulen tidak bisa dipisahkan dari mekanika fluida. Sebab, fluida yang mengalir akan mengalami fase tersebut. Ini seolah-olah seperti hukum alam.
Fluida yang mengalir mengalami perubahan karena faktor laju aliran, diameter, viskositas, sifat fluida, dan gangguan dari luar.
Pada ulasan ini akan membahas bagaimana perbedaan aliran laminar dan turbulen. Berikut ini adalah pembahasannya.
Aliran laminar
Aliran laminar memiliki pola yang teratur. Partikel fluidanya bergerak dalam lapisan partikel tanpa mengalami turbulensi.
Pada jenis aliran ini, lapisan fluida meluncur lancar dan partikelnya bergerak sepanjang jalur. Umumnya aliran ini terjadi pada kondisi kecepatan rendah pada saluran pipa berdiameter kecil.
Aliran turbulen
Aliran turbulen merupakan jenis aliran yang mana partikelnya bergerak secara tak beraturan. Ketidakberaturan ini disebabkan karena fluida tidak mengikuti jalur sehingga menghasilkan hambatan.
Aliran jenis ini terjadi ketika fluida bergerak pada kecepatan tinggi di dalam pipa berdiameter besar. Namun, sebelum aliran mengalami turbulensi akan mengalami transisi terlebih dahulu.
Perbedaan aliran laminar dan turbulen
Setelah mengenali karakteristiknya, selanjutnya adalah mengetahui apa saja perbedaan keduanya.
Laju aliran
Aliran laminar melaju secara teratur, halus dan arusnya sejajar. Sedangkan aliran turbulen melaju secara tidak beraturan, semrawut, dan tercampur dengan partikel lainnya.
Kecepatan aliran
Aliran laminar memiliki kecepatan aliran konstan sepanjang sistem perpipaan. Sementara kecepatan fluida pada aliran turbulen mengalami perubahan besaran dan arah.
Disipasi energi
Disipasi energi merupakan gejala yang membuat energi menghilang karena sudah berubah bentuk. Hal ini juga berlaku dalam proses aliran laminar dan turbulen.
Aliran laminar memiliki disipasi energi yang lebih rendah. Sementara, disipasi energi pada aliran turbulen cenderung tinggi.
Efisiensi pencampuran
Pada aliran laminar, prose pencampuran sangat terbatas pada antar lapisan fluida. Sedangkan peningkatan efisiensi pencampuran terjadi pada aliran turbulen.
Penurunan tekanan
Sistem fluida tentunya akan mengalami penurunan tekanan. Perbedaannya hanya pada kondisinya saja.
Aliran laminar akan mengalami penurunan tekanan yang lebih rendah daripada aliran turbulen. Sebaliknya, aliran turbulen mengalami penurunan tekanan yang lebih tinggi daripada aliran laminar.
Stabilitas aliran
Aliran laminar memiliki stabilitas aliran pada jalur aliran yang jelas. Sedangkan aliran turbulen cenderung tidak stabil dan sensitif dengan gangguan.
Kondisi aliran
Aliran turbulen dan laminar terjadi pada kondisi yang berbeda. Kondisi aliran laminar terjadi pada diameter pipa kecil, viskositas tinggi, dan kecepatan aliran rendah. Berbeda dengan aliran turbulen yang mana terjadi pada diameter pipa besar, kecepatan aliran tinggi, dan viskositas rendah.
Perpindahan panas dan massa
Aliran laminar maupun turbulen akan mengalami perpindahan panas maupun massa ketika mendapatkan perlakuan panas.
Pada aliran laminar mengalami tingkat perpindahan panas dan massa yang lebih rendah. Sebaliknya, tingkat lalu perpindahan panas dan massa yang lebih tinggi terjadi pada aliran turbulen.
Proses kendali
Aliran laminar lebih mudah dikendalikan dan dianalisis karena lajunya teratur. Sedangkan aliran turbulen sulit untuk dikendalikan karena lajunya tidak teratur.
Bilangan Reynold
Bilangan Reynold (Re) adalah rasio yang memperhitungkan faktor kecepatan fluida, massa jenis, viskositas, dan diameter saluran. Nilai Re menjadi indikator sebuah aliran fluida dikatakan laminar maupun turbulen.
Jika nilai Re <2000 maka aliran tersebut adalah laminar.
Jika nilai Re >4000 maka aliran tersebut adalah turbulen.
Apabila nilai Re ada di antara 2000 sampai 4000 maka fluida masuk aliran transisi.
Re = (densitas × kecepatan × diameter) / viskositas
Hanya saja, kondisi ini hanya berlaku pada aliran dalam saluran maupun pipa. Kondisi lain akan berbeda jika pada situasi tertentu.
Faktor koreksi
Faktor koreksi pada mekanika fluida umumnya adalah faktor koreksi momentum dan energi kinetik. Faktor ini menjelaskan penyimpangan antara perilaku aktual aliran dan perilaku berdasarkan kecepatan rata-rata. Penjelasan faktor koreksi lengkapnya adalah sebagai berikut
Faktor koreksi momentum (β)
Faktor koreksi momentum adalah raiso momentum per detik berdasarkan kecepatan aktual terhadap momentum perdetik berdasarkan kecepatan rata-rata suatu penampang.
Faktor koreksi energi kinetik (α)
Faktor koreksi energi kinetik menghubungkan energi kinetik sebenarnya dengan energi kinetik rata-rata. Nilai faktor koreksi energi kinetik dapat menjelaskan perilaku aliran dan memberi nilai energi kinetik fluida yang lebih akurat.
Pelajari perbedaan aliran laminar dan turbulen melalui buku Mekanika Fluida – Imam Rohani
Aliran laminar dan turbulen tidak bisa terpisahkan dari sistem fluida. Kedua jenis aliran ini akan selalu ada.
Aliran laminar memiliki laju teratur pada saluran pipa berdiameter rendah. Berbeda dengan aliran turbulen yang lajunya tak beraturan pada saluran pipa berdiameter besar.
Sistem aliran laminar dapat ditemukan pada peralatan medis maupun laboratorium yang membutuhkanberdiameter kecil dan teratur.
Sistem aliran turbulen terjadi pada kondisi yang lebih besar dengan laju aliran tak beraturan seperti sistem perpipaan migas, efisiensi sumber energi terbarukan, keamanan transportasi, sampai dengan sistem fluida pada konstruksi.
Pembahasan lengkap terkait sistem aliran pada saluran terbuka maupun tertutup terdapat pada Buku Mekanika Fluida Imam Rohani. Buku ini membantu Anda belajar merancang sistem fluida di Industri. Dapatkan buku Mekanika Fluida Iman Rohani melalui Tokopedia dan Shopee.
Mekanika Fluida Iman Rohani Tokopedia.
Mekanika Fluida Iman Rohani Shopee.
Sumber
Media, Warstek. “Perbedaan Antara Aliran Laminar Dan Aliran Turbulen.” Warung Sains Teknologi, 23 Jan. 2024, warstek.com/aliran-laminar-turbulen/. Accessed 17 June 2024.
studysmarter. “Energy Dissipation: Definition & Examples | StudySmarter.” StudySmarter UK, www.studysmarter.co.uk/explanations/physics/work-energy-and-power/energy-dissipation/.
testbook. “Laminar and Turbulent Flow-Characteristics, Difference, & Uses.” Testbook, 23 June 2023, testbook.com/civil-engineering/laminar-and-turbulent-flow-definition.
