EMMAJ HOHO...

Tugas PP 1: Fluida Newtonian dan Non-Newtonian

            Hukum Newton tentang viskositas: Pengamatan pada pelat bergerak yang dipisahkan dari pelat tetap oleh fluida ( gas atau liquid), untuk fluida Newtonian gaya yang dibutuhkan untuk menggerakan pelat sebanding dengan kecepatan dan luas  serta berbanding terbalik dengan jarak antar pelat.

Note : adalah tegangan geser yang bekerja di sumbu y pada arah sumbu x.

            Fluida yang mengikuti persamaan ini disebut fluida Newtonian,sedangkan yang tidak mengikuti disebut Fluida Non-Newtonian.

Fluida Newtonian

            Fluida Newtonian adalah suatu jenis fluida yang memiliki kurva shear stress(tegangan geser) dan shear rate (gradien kecepatan) yang linier, yang digolongkan ke dalam fluida ini antara lain : air, udara, etanol, benzena, dsb. Fluida Newtonian akan terus mengalir sekalipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida, karena besar viskositas fluidanya tetap meskipun terdapat gaya yang bekerja pada fluida tersebut. Fluida yang cair, besar viskositas akan menurun dengan adanya temperatur dan akan meningkat dengan adanya tekanan . Sedangkan, fluida yang berbentuk gas akan meningkat oleh keduanya, dan juga akan menurun oleh keduanya.

Fluida Non-Newtonian

            Fluida Non-Newtonian adalah fluida yang tidak tahan terhadap tegangan geser (shear stress), gradient kecepatan (shear rate) dan temperature. Dengan kata lain viskositas merupakan fungsi dari pada waktu.

Pengoolongan Fluida Non-Newtonia

a.      Pseudoplastik

Pseudoplastik adalah suatu model pendekatan fluida Non-Newtonian di mana viscositasnya cenderung menurun tetapi shear stress dari fluida ini akan semakin meningkat. Contoh fluida ini adalah vinil acetate/ vinylpyrrolidone co-polymer (PVP/PA).

Persamaan pseudoplastik adalah sebagi berikut:

b.     Dilatant

Dilatant adalah suatu model pendekatan fluida Non-Newtonian di mana viscositasnya dan shear stress dari fluida ini akan cenderung mengalami peningkatan. Contoh dari fluida jenis ini adalah pasta.

Persamaan untuk model ini ditunjukkan sebahai berikut ini:

Fluida Non-Newtonian dapat digolongkan dalam 5 golongan besar yaitu :

1. Bingham fluid model

Bingham fluid model adalah suatu model pendekatan fluida Non-Newtonian di mana viscositasnya akan sangat tergantung pada shear stress dari fluida tersebut, di mana semakin lama viskositasnya akan menjadi konstan.

Persamaan tegangan geser fluida untuk Bingham Fluid model dapat dituliskan sebagai berikut :

dengan syarat :         jika :

Jenis material yang mengikuti persamaan ini disebut Bingham Plastik. Contoh fluida Bingham Plastik antara lain :odol,pasta dan suspensi. Bingham plastic untuk suspensi bahan bakar nuklir di antaranya

     ,     , dan .. 

2. Ostwald-de Waele model

Persamaan tegangan geser fluida untuk Ostwald De Waele model adalah :

Persamaan ini memiliki 2 parameter juga dikenal sebagai hukum daya (power Law). Untuk n = 1, maka persamaan akan direduksi menjadi persamaan hukum Newton untuk viskositas dengan m = . Untuk n<1 akan="" fluida="" maka="" menjadi="" model="" pseudoplastik.="" sedangakan="" span="" style="mso-spacerun: yes;" untuk=""> 

n>1 maka akan menjadi fluida model dilatant. contoh fluida yang mengikuti persamaan Ostwald De Waele antara lain : campuran pulp kertas dengan air, campuran semen dengan air dan sebagainya.

3. Eyring Model

Persamaan tegangan geser fluida untuk fluida Erying model adalah sebagai berikut :

Fluida yang mengikuti persamaan Erying model disebut fluida Pseudoplastik.

4. Ellis Model

Persamaan tegangan geser fluida untuk fluida Ellis model adalah sebagai berikut :

Model ini memiliki 3 parameter yang dapat diatur yaitu psi 0, psi 1dan α  . Jika α dipilih lebih besar dibandingkan 1, maka model mendekati hokum Newton untuk tho yx kecil. Sedangkan, jika α dipilih kurang dari 1, maka model mendekati hukum Newton untuk tho yx besar. Contoh Fluida yang memenuhi kriterial Ellis Model antara lain : Carbon Methil Cellulose (CMC) yang dilarutkan ke dalam air.

5. reiner-Philippoff Model

Persamaan tegangan geser fluida untuk fluida Reiner-Philippoff model sebagai berikut :

Model ini memiliki 3 parameter yang dapat diatur, yaitu :myu 0, myu takhingga, dan tho s . Contoh fluida model ini adalah : 30,4% metanol dalam hexana, Cholesterol butirat dan Polistirene dalam tetralin.

Penggolongan lain fluida Non-Newtonian

a.      Thixotropic (Shear thining), fluida di mana viscositasnya seolah-olah semakin lama semankin berkurang meskipun laju gesernya tatap. Apabila terdapat gaya yang bekerja pada fluida ini adalah cat, campuran tanah liat (clay) dan berbagai jenis jel.

b.     Rheopectic (Shear thickening), adalah fluida yang viscositasnya seolah-olah makin lama makin besar. Sebagi contoh adalah minyak di mana viscositasnya akan bertambah besar saat minyak pelumas tersebut mengalami guncangan. Dalam hal ini fluida rheopectic jika ada suatu gaya yang bekerja padanya maka viscositasnya fluida ini akan bertambah.

 

Daftar Pustaka

Setiawan, Didik. 2008. Hambatan Gesek Aliran.

Bird, Stewart, dan Lightfoot. 1960.Transport Phenomena.New York:John Wiley & Sons, Inc.

Tugas PP 1: Fluida Newtonian dan Non-Newtonian



Tugas PP 1: Fluida Newtonian dan Non-Newtonian